Raumtemperatur genügt für effiziente Gewinnung von Wasserstoff für Brennstoffzellen

Rostock - Kleine Brennstoffzellen können prinzipiell mobile Geräte wie Handys und Laptops länger mit Strom versorgen als die besten Lithium-Ionen-Akkus. Allerdings brauchen sie dazu Wasserstoffgas, das sich selbst nicht für eine Speicherung in tragbaren Tanks eignet. Flüssige Energieträger wie Methanol dienen bereits als leicht transportierbarer Ersatz. Mit einem hocheffizienten Katalyse-Prozess, den Forscher am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock entwickelt haben, könnte nun auch Ameisensäure diese Aufgabe übernehmen und einige Probleme von Methanol-Brennstoffzellen lösen. Ihre viel versprechenden Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie".

"Für den Einsatz von Brennstoffzellen in tragbaren elektrischen Geräten könnte die gerade am Anfang stehende Ameisensäure-Technologie bereits in Kürze interessante neue Perspektiven eröffnen", sagt Katalyse-Forscher Matthias Beller. Aus der günstigen und ungiftigen Ameisensäure erzeugten Beller und seine Kollegen Wasserstoff mit einem handelsüblichen Ruthenium-Phosphin-Komplex als Katalysator. Aber durch die Anwesenheit einer Stickstoffverbindung - Dimethylhexylamin - gelang es, den Wasserstoff bereits bei 26,5 Grad, also etwa Raumtemperatur, effizient zu gewinnen. Das ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Methanol, da hier höhere Temperaturen von 80 bis über 200 Grad für die Wasserstoffgewinnung nötig sind.

"Zudem kommt es bei der Direktmethanolzelle mit der Zeit zu einer Vergiftung des Katalysators. Bei unserem Ansatz ist das nicht der Fall", betont der beteiligte Forscher Henrik Junge. Bei der Zersetzung der Ameisensäure entsteht neben Wasserstoff noch Kohlendioxid. Aber ein einfacher Aktivkohlefilter reicht, um das Wasserstoffgas brennstoffzellengerecht zu reinigen.

Ganz neu ist die Verwendung von Ameisensäure zum Betrieb von Brennstoffzellen jedoch nicht. In Kooperation mit dem Chemie-Konzern BASF hat das amerikanische Unternehmen Tekion bereits erste Prototypen mit einer Leistung von bis zu 50 Watt vorgestellt. "Doch unser Katalysator zeigt eine fünffach höhere Aktivität bei der Zersetzung von Ameisensäure zu Wasserstoff als die besten bisher bekannten Systeme", sagt Junge. So könnte schon bald mit optimierten Ameisensäure-Brennstoffzellen mit dem Rostocker Katalysesystem gerechnet werden. Erste mögliche Industriepartner hätten laut Junge bereits Interesse gezeigt.