Brennstoffzellen. Elon Musk nennt sie „Narrenzellen“, vor allem, weil bei der Herstellung von Wasserstoff und seiner anschließenden Umwandlung in Elektrizität so viele Energieumwandlungen erforderlich sind, dass die Gesamteffizienz des Prozesses viel geringer ist, als wenn die gleiche Zeit und Mühe für die Herstellung von Batterien aufgewendet würden. Elektrofahrzeuge statt. Darüber hinaus können Brennstoffzellen einem Fahrzeug nicht den gleichen Startschuss geben, wenn die Ampel auf Grün schaltet, wie es ein BEV tut.
Seien wir ehrlich. Wir können über echte Betriebskosten und reduzierte Wartung sprechen, aber es ist immer noch diese unsichtbare Hand, die Sie in Ihren Sitz zurückdrückt, wenn Sie den Exhirator zerdrücken, die die Leute zum Kichern bringt, wenn sie zum ersten Mal ein Elektroauto erleben. Brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge brauchen immer noch eine Batterie, um den sofortigen Energieschub zu liefern, nach dem wir uns alle sehnen. Wenn wir also sowieso eine Batterie haben, warum machen wir sie nicht einfach groß genug, um die Arbeit zu erledigen, und vergessen die Brennstoffzelle und all ihre Begleiter? Tanks und Sanitär?
Das sind alles ausgezeichnete Fragen und die meisten CleanTechnica Die Leser sind sehr skeptisch gegenüber brennstoffzellenbetriebenen Personenkraftwagen, obwohl Brennstoffzellen für Mining-Trucks und Schiffe gut sein könnten. Nichtsdestotrotz sind die Kosten der Hauptfaktor, der eine breitere Verwendung von Brennstoffzellen verhindert. Es braucht einen Katalysator, um Wasserstoff in Strom umzuwandeln, und heute verwenden die meisten dieser Katalysatoren eine Familie von sechs Edelmetallen, die als Metalle der Platingruppe bekannt sind. Obwohl sie effizient und langlebig sind, sind sie extrem selten, was sie sehr teuer macht. In letzter Zeit ist ihr Preis zusammen mit den Preisen von Nickel, Mangan und Kobalt in die Höhe geschossen.
In der Welt der Batterien beginnt Eisen, Nickel, Mangan und Kobalt in EV-Batterien zu ersetzen. Die sogenannten LFP-Batterien (Lithium-Eisen-Phosphat) können zwar nicht an die Energiedichte von NMC-Batterien heranreichen, sind aber deutlich günstiger, vor allem weil Eisen reichlich vorhanden und billig ist. Jetzt forscht an der Universität Buffalo berichten, dass sie einen Katalysator auf Eisenbasis entwickelt haben, der die Kosten von Brennstoffzellen erheblich senken könnte. Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Energie der Natur am 7. Juli.
In ihrer Arbeit beschreiben die Forscher unter der Leitung von Professor Wu Gang, wie Eisen mit Stickstoff und Kohlenstoff kombiniert werden kann, um einen effizienten, langlebigen und kostengünstigen Katalysator herzustellen – die drei Hauptziele, die das US-Energieministerium für die Brennstoffzellenforschung identifiziert hat . „Daran wurde jahrelang gearbeitet“, sagt Wu. „Wir glauben, dass dies ein bedeutender Durchbruch ist, der letztendlich dazu beitragen wird, das enorme Potenzial von Wasserstoff-Brennstoffzellen freizusetzen.“
Es gibt Herausforderungen bei der Verwendung von Eisen als Katalysator in Brennstoffzellen. Zum einen fehlt ihm die Haltbarkeit, um den stark korrosiven und oxidativen Umgebungen in Brennstoffzellen zu widerstehen. Um diese Barriere zu überwinden, band das Forscherteam vier Stickstoffatome an das Eisen. Dann betteten sie das Material in einige Schichten Graphen ein, „mit genauer atomarer Kontrolle lokaler geometrischer und chemischer Strukturen“, sagt Wu.
Die resultierende Struktur ist ein stark verbesserter Katalysator. Die Forscher glauben, dass es sich um den effizientesten bisher hergestellten Katalysator auf Eisenbasis handelt, der das Ziel des DOE für 2025 in Bezug auf die elektrische Stromdichte übertrifft. Laut Wu haben Katalysatoren auf Eisenbasis das Potenzial, Brennstoffzellen, insbesondere Wasserstoff-Brennstoffzellen, für den kommerziellen Einsatz viel erschwinglicher zu machen. Forscher planen Folgestudien, um den Katalysator weiter zu verbessern.
Die Forschung der University of Buffalo wurde in Zusammenarbeit mit dem Argonne National Laboratory, der Carnegie Mellon University, Giner Inc, der Indiana University, dem Oak Ridge National Laboratory, der Oregon State University; Purdue University und der University of Pittsburgh. Die Studie wurde vom US Department of Energy und der US National Science Foundation unterstützt. Die University of Buffalo und Giner haben gemeinsame Patentanmeldungen eingereicht, in denen Wu und seine beiden Miterfinder genannt werden.
Das wegnehmen
Dies ist eine dieser Ankündigungen, die einen Wendepunkt für sauberen Transport markieren könnten. Es löst nicht das Problem der massiven Emissionen, die entstehen, wenn Wasserstoff aus Methan hergestellt wird, oder die fehlende Infrastruktur zur Wasserstoffbetankung. Es mag sein, dass Brennstoffzellen nie eine breite Akzeptanz für private Personenkraftwagen finden, aber sie könnten durchaus eine Rolle bei der Reduzierung der Emissionen von Flugzeugen, schwerem Gerät und Schiffen spielen, insbesondere wenn die Kosten von Brennstoffzellen aufgrund von Durchbrüchen wie diesem dramatisch sinken.
Wir sind noch nicht bereit, Brennstoffzellen vollständig anzunehmen, aber wir freuen uns auf jeden Fall, von jeder neuen Technologie zu erfahren, die die CO2-Emissionen aus dem Transportsektor senkt.
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