Mobilität: Biologische Zündkerzen sollen Wasserstoffautos billiger machen

Mobilität: Biologische Zündkerzen sollen Wasserstoffautos billiger machen

von Wolfgang Kempkens

Deutsche Forscher haben einen Ersatz für teures Platin in Brennstoffzellen gefunden.

Bisher ist die Wasserstoffmobilität noch ein Zukunftstraum. Dabei ist die Idee bestechend: Autos, die Wasserstoff tanken, fahren genauso weit, wie ihre mit Diesel oder Benzin betriebenen Pendants. Dabei wandeln Brennstoffzellen den Wasserstoff in einer Reaktion mit Sauerstoff in Strom um, der wiederum den Motor antreibt. Wird der Wasserstoff mit Wind- oder Solarstrom erzeugt, sind Brennstoffzellen-Autos außerdem sehr viel umweltfreundlicher als die herkömmlichen Spritschlucker.

Eines der Probleme der neuen Technik (neben fehlenden Wasserstofftankstellen) sind die Kosten für die Brennstoffzellen. Derzeit sind einzelne Bauteile (die Elektroden) mit teuren Edelmetallen wie Platin oder Palladium beschichtet, um die Reaktionsfreudigkeit der Wasser- und Sauerstoffmoleküle zu verbessern. Das macht die Produktion der Brennstoffzellen nicht nur kostspielig – die Vorkommen dieser Metalle sind auch begrenzt.

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Von der Natur abgeschautForscher an der Ruhr-Universität Bochum und am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr haben jetzt einen Reaktionsbeschleuniger entwickelt, der praktisch in unbegrenzten Mengen verfügbar und zudem noch billig ist.

Dazu schauten sie der Natur gewissermaßen auf die Finger, die viele Bakterien mit sogenannten Hydrogenasen ausstattet. Diese Enzyme versetzen die Mikroorganismen in die Lage, Wasserstoff zu produzieren, den andere Bakterien dann beispielsweise in Methan umwandeln.

Manche dieser Hydrogenasen sind als Reaktionsbeschleuniger ähnlich effektiv wie Platin und könnten deshalb als eine Art biologische Zündkerze zur Anwendung kommen. Trotzdem lassen sie sich bisher nicht nutzen. Denn sie sind allergisch gegen den in Brennstoffzellen genutzten Sauerstoff und elektrische Spannungen. Wenn die Hydrogenasen eine Hülle hätten, die sie davor schützt, könnte man sie in Brennstoffzellen nutzen, dachten sich die Forscher aus dem Ruhrgebiet.

Schutzschirm gegen elektrische SpannungenIhre Lösung: Sie betten den Biokatalysator in ein Hydrogel ein, das den Sauerstoff in der Brennstoffzelle einfängt, sodass er keinen Schaden anrichten kann. Zudem wirkt das Gel als eine Art Schutzschirm gegen elektrische Spannungen.

Test-Brennstoffzellen, die mit geschützten Hydrogenasen ausgestattet waren, lieferten im Labor bereits über mehrere Wochen Strom. Ungeschützt machen die Biokatalysatoren schon nach wenigen Stunden schlapp.

Um kommerziell genutzt zu werden, müssten die Hydrogenasen allerdings jahrelang durchhalten. Wolfgang Lubitz, Direktor des Mülheimer Instituts, sieht in der Entwicklung dennoch einen „großen Schritt in Richtung eines erheblich verbesserten Brennstoffzellen-Designs.“

Dass das nötig sein wird, um der Wasserstoffmobilität zum Durchbruch zu verhelfen, zeigen die Anstrengungen der Autobauer. Seit Jahren verspricht Daimler ein Wasserstofffahrzeug aus der Serienproduktion. Doch bisher scheinen die Kosten gegen einen solchen Wagen zu sprechen.

Stattdessen startet nun der japanische Autobauer Toyota mit einem ersten Brennstoffzellenwagen auf dem Markt. Kostenpunkt: Etwas mehr als 50.000 Euro.

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