Chemie. In einem Christian-Doppler-Labor entwickeln Forscher Brennstoffzellen weiter. Sie sollen einen Lkw auch bei abgestelltem Motor mit Strom versorgen.
Lautlos, geringe Emissionen und hohe Wirkungsgrade: Brennstoffzellen sind eine konkurrenzlos elegante Technologie, um aus brennbaren Materialien elektrischen Strom zu gewinnen. Dass die Technologie bisher kaum Eingang in den Alltag gefunden hat, dafür gibt es verschiedene Gründe. Einer davon ist die Haltbarkeit der verwendeten Materialien bei Erschütterungen, etwa in Fahrzeugen.
Mit diesen Fragen beschäftigen sich Forscher im neuen Christian-Doppler-Labor, das im Jänner eröffnet wurde und vom Forschungszentrum Jülich koordiniert wird. Die TU Wien ist mit im Boot, unter der Leitung von Alexander Opitz vom Institut für Chemische Technologien und Analytik. Man arbeitet an der Verbesserung von Brennstoffzellen auf Metallbasis.
Ein sehr aussichtsreiches Einsatzgebiet für Brennstoffzellen sind Lkw. Geräte wie die Klimaanlage oder der Fernseher funktionieren im Batteriebetrieb nicht, weshalb vielfach der Motor im Leerlauf weiterläuft, um Strom zu erzeugen. Die Energiebilanz ist dabei katastrophal. Hier wären Brennstoffzellen, die mit Diesel betrieben werden können, eine praktikable Lösung.
Zweistufiges Prinzip
Solche Brennstoffzellen arbeiten zweistufig, so Opitz: „Zuerst wird der Diesel mithilfe eines Katalysators in ein Gas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zerlegt. Mit diesem Gas wird dann in der eigentlichen Brennstoffzelle Strom gewonnen.“ Das giftige Kohlenmonoxid erfordert die Verwendung von Hochtemperatur-Brennstoffzellen, die bei 800 Grad betrieben werden, da es sonst die Elektroden quasi verstopft. Bei hohen Temperaturen wird es gemeinsam mit dem Wasserstoffgas verwertet und gelangt nicht in die Atmosphäre.
Beim steirischen Unternehmen AVL stellt man solche Festoxidbrennstoffzellen bereits her, und zwar aus Keramik. Bei Keramik gäbe es aber Bedenken wegen der mechanischen Belastbarkeit, so Opitz. „Das Problem sind die Erschütterungen. Brennstoffzellen für Lkw sollten 5000 bis 8000 Stunden halten, damit sie rentabel sind.“ Mit Elektroden aus Metall wären solche Laufzeiten möglich.
Die Firma Plansee – neben AVL der zweite Industriepartner des Labors – hat eine solche Zelle bereits entwickelt. Dabei funktionieren die bisher verwendeten Fertigungsverfahren aber nicht mehr, sämtliche Herstellungsschritte müssen neu entwickelt werden. Ein Problem, das die Forscher dabei lösen müssen, ist der Umgang mit im Diesel vorhandenem Schwefel: Dieser verringert die Leistung der Zellen. Für die Praxis ist das entscheidend, so Opitz: „Alles muss mit bestehender Infrastruktur funktionieren.“ Treibstoff nur für die Brennstoffzelle zu tanken wäre nicht praktikabel.
Ein interessanter Markt für die neuen Brennstoffzellen sind die USA. In Kalifornien werden Lkw in Zukunft nicht mehr am Stand laufen dürfen. „Frächter sind an der Technologie sehr interessiert“, so der Forscher.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 07.02.2015)