Een nieuw type nanokatalysator kan leiden tot de langverwachte commerciële doorbraak voor brandstofcelauto's. Onderzoeksresultaten van Chalmers University of Technology en Technical University of Denmark tonen aan dat het mogelijk is om de behoefte aan platina, een kostbaar en zeldzaam metaal, door een nanolegering te maken met behulp van een nieuwe productietechniek. De technologie is ook zeer geschikt voor massaproductie.

Hoewel er al zo'n vijftig jaar brandstofcelauto's zijn, vorderingen hebben niet geleid tot een commerciële doorbraak. De katalysatoren in de huidige brandstofcellen vereisen grote hoeveelheden platina, wat een van 's werelds duurste metalen is.

"Er is een nano-oplossing nodig om hulpbronnenefficiënte katalysatoren voor brandstofcellen in massa te produceren. Met onze methode kunnen slechts een tiende van de hoeveelheid platina is nodig voor de meest veeleisende reacties. Dit kan de hoeveelheid platina die nodig is voor een brandstofcel met ongeveer 70 procent verminderen, " zegt Björn Wickman, onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde van de Chalmers University of Technology.

Als dit niveau van efficiëntie in een brandstofcel kan worden bereikt, de benodigde hoeveelheid platina zou vergelijkbaar zijn met wat wordt gebruikt in een gewone autokatalysator.

"Hopelijk, hierdoor kunnen brandstofcellen fossiele brandstoffen vervangen en ook een aanvulling zijn op auto's op batterijen, ’ zegt Björn Wickman.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat het mogelijk is om platina te mengen met andere metalen, zoals yttrium, om de hoeveelheid platina in een brandstofcel te verminderen. Toch, het is nog niemand gelukt om legeringen te maken met deze metalen in nanodeeltjesvorm op een manier die kan worden gebruikt voor grootschalige productie. Het grootste probleem was dat yttrium oxideert in plaats van een legering te vormen met het platina.

Dit probleem is nu opgelost door Chalmers-onderzoekers door de metalen in een vacuümkamer te combineren met behulp van een techniek die sputteren wordt genoemd. Het resultaat is een nanometer dunne film van de nieuwe legering die massaproductie van platina- en yttrium-brandstofcelkatalysatoren mogelijk maakt.

Om het nieuwe materiaal te gebruiken, de brandstofcellen van vandaag moeten iets veranderen, maar dit creëert ongelooflijke kansen.

"Als we onze middelen beter kunnen gebruiken, we sparen het milieu en verlagen de kosten. Brandstofcellen zetten chemische energie om in elektrische energie met behulp van waterstof en zuurstof – met water als enige product. Ze hebben een enorm potentieel voor duurzame energieoplossingen in transport, draagbare elektronica en energie, " zegt Niklas Lindahl, onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde van Chalmers.