Billigere brintbiler med nyt design af brændselsceller
Miljøvenlige brændselsceller til brintbiler er nu kommet et skridt nærmere.
Brændselsceller burde erstatte forbrændingsmotoren i vores biler. Både for klimaets skyld, og for miljøets. For det første udnytter en brændselscellemotor brændstoffet bedre. For det andet forurener den hverken med os, røg eller CO2.
Men brændselsceller har et problem. De virker kun, hvis de indeholder ædelmetallet platin, der er både sjældnere og mere kostbart end guld. Det har været en betydelig barriere for udvikling af de energibesparende og klimavenlige brændselsceller til køretøjer.
Matthias Arenz (billedet) er lektor ved Kemisk Institut på Københavns Universitet og har stået i spidsen for forskningsprojektet i samarbejde med Münchens tekniske universitet og Max Planck Instituttet for jernforskning i Düsseldorf.
Sammen har de bygget og testet en række forskellige katalysatorer, som hjertet i de klimavenlige kraftværker hedder. Matthias Arenz mener, at den nye opdagelse kan vise vejen frem for økonomisk forsvarlige brændselsceller.
- I laboratoriet har vi vist at man kan få den samme mængde strøm ud med kun en femtedel så meget platin. Så flotte resultater får man næppe uden for laboratoriet, men en mærkbar reduktion af behovet for platin er bestemt realistisk. Og det vil være en kæmpestor økonomisk gevinst.
Et af verdens mest kostbare grundstoffer
Ædelmetallet platin er et af de mest sjældne grundstoffer på planeten og langt størstedelen findes i Sydafrika, der producerer lige under 80 procent af verdens forbrug, mens Rusland står for yderligere ti procent. Metallet er altså en strategisk kilden ressource.
I 2012 var verdensproduktionen af platin 179 tons. Guld blev der til sammenligning udvundet 2.700 tons af. Derfor er det også rasende dyrt. I 2010 kostede platin 1.600 dollars per Troy Ounce. Til sammenligning kostede guld på samme tidspunkt kun 1.300 dollars for en Troy Ounce.
Plader, partikler eller nanopartikler
Brændselsceller hiver strøm ud af brint og ilt i en såkaldt katalytisk reaktion, som bliver holdt i gang af platin. Den største effekt opnår man, når man strømmer sine gasser hen over en tynd plade, en film, af platin.
Men det kræver enorme mængder af det dyre grundstof. I stedet laver man i dag brændselscellernes katalysatorer med små partikler, små korn, af platin. Forsøgene i Matthias Arenz’ forskergruppe viste bare, at kornene kunne placeres bedre.
Fem gange så meget strøm per gram grundstof
Køber man en katalysator i almindelig handel i dag, kan man forvente, at den producerer omkring en ampere strøm per milligram platin.
Matthias Arenz’ forskergruppe udviklede en katalysator, som fik hele otte ampere ud for hver milligram af metallet. Deres første indskydelse var, at de fik mere strøm ud, fordi deres platinkorn var mindre.
Men da de fik målt ordentlig efter, viste det sig, at besparelsen skyldes en helt ny og hidtil ukendt effekt.
Forbavsende effekt tilfældigt opdaget
Egentlig var det et tilfælde, at forskergruppen overhovedet opdagede den afgørende forskel. De havde produceret en stribe katalysatorer med forskellige størrelser platinpartikler.
Ved et tilfælde lå partiklerne meget tæt i nogle af deres katalysatorer og det skulle vise sig, at tætheden af partiklerne var vigtigere end størrelsen. En effekt de har døbt ”The Particle Proximity Effect” eller partikeltæthedseffekten.
Næste vigtige skridt bliver, at udvikle en metode til at producere katalysatorer i industriel skala med små tætliggende partikler. Og her har Matthias Arenz også et par idéer. Så nu er han begyndt at søge forskningsmidler til det.
Kilde: Københavns Universitet
