Platina for dyrt? Ny katalysator bringer drivstoffcellekostnadene ned

Imperial College London har utviklet en hydrogenbrenselcelle som bruker en katalysator laget av jern i stedet for sjelden og dyr platina, noe som reduserer kostnadene for hydrogenbrenselceller. Teknologien muliggjør utbredt distribusjon av hydrogendrivstoff og vil til slutt sette verden på vei mot netto nullutslipp ved å redusere klimagassutslippene.

Hydrogenbrenselceller omdanner hydrogen til elektrisitet med det eneste biproduktet som er vanndamp, noe som gjør dem til et attraktivt grønt alternativ, spesielt for bilindustrien. Imidlertid har deres utbredte bruk delvis blitt hindret av kostnaden for en av hovedkomponentene. For å lette reaksjonene som genererer elektrisitet, er brenselceller avhengige av katalysatorer laget av platina, som er dyre og knappe.

Ledende forsker professor Anthony Kousenak, fra Imperial's Department of Chemistry, sa: "For tiden kommer rundt 60% av kostnadene for en enkelt brenselcelle fra platinakatalysatorer. For at brenselceller skal være et virkelig levedyktig alternativ til fossilt brensel, må vi få ned kostnadene. "

Nå har et europeisk team ledet av forskere ved Imperial College London skapt en katalysator som bare bruker jern, karbon og nitrogen, et billig og lett tilgjengelig materiale, og har vist at det kan brukes til å kjøre drivstoff ved høyeffektsbatteri. Funnene deres ble publisert i tidsskriftet Nature Catalysis den 25.

I denne nye katalysatoren spres alt jernet i en ledende karbonmatrise i form av enkeltatomer. Alle atomene i den er gruppert sammen, noe som gjør den mer reaktiv. Disse egenskapene betyr at jern letter reaksjonene som trengs i brenselceller og er en god erstatning for platina. I laboratorietester viste teamet at i et ekte brenselcellesystem nærmer ytelsen til enkeltatomsystemkatalysatoren seg for platinabaserte katalysatorer.

I tillegg kan metoden utviklet av teamet også gjelde for andre bruksområder utover brenselceller, for eksempel kjemiske reaksjoner som bruker atmosfærisk oksygen i stedet for dyre kjemiske oksidanter som reaktanter, og avløpsvannbehandling som bruker luft for å fjerne skadelige miljøgifter.

Hovedforfatter Dr Assad Mahmood, fra Imperial's Department of Chemistry, sa: "Vi har utviklet en ny metode for å skape en rekke 'single-atom' katalysatorer, som gir grunnlag for et nytt utvalg av kjemi og elektrokjemi. Prosessen gir muligheter. Spesielt brukte vi en syntetisk metode kalt 'transmetalasjon' som unngår dannelse av jernklynger under syntese. Denne prosessen kan være nyttig for andre forskere som ønsker å gjøre lignende katalysatorer gunstige.