Spinat als Katalysator für Brennstoffzellen

Forscher der American University in Washington D.C. haben kürzlich entdeckt, dass Spinat einen ausgezeichneten erneuerbaren und kohlenstoffreichen Katalysator für Brennstoffzellen darstellt. Dazu wandelten die Wissenschaftler das Gemüse in Kohlenstoffnanoblätter um, die als Katalysator für eine Sauerstoffreduktion in Brennstoffzellen dienen können. Üblicherweise werden dazu bisher Platin-Katalysatoren genutzt, die allerdings kostenintensiver sind.

Beim ersten Lesen mutet die Entwicklung wie ein Smoothie-Rezept an: Frische Spinatblätter werden gewaschen, zu einem Saft püriert und gefriergetrocknet. Der gefriergetrocknete Saft wird anschließend zu einem Pulver zermahlen, dem Melamin als Stickstoff-Katalysator hinzugefügt wird. Außerdem werden Salze wie Natriumchlorid und Kaliumchlorid, die ähnlich dem in Haushalten verwendeten Kochsalz sind, hinzugefügt. Dadurch werden Poren geschaffen, die die Oberfläche vergrößern und somit chemische Reaktionen optimieren. Bei 900 Grad Celsius werden die Spinat-Melamin-Salz-Komposite schließlich pyrolysiert, um Nanoblätter herzustellen. 

"Auch wenn wir sie Nanoblätter nennen, wenn sie zusammengestapelt werden, ist es nicht wie bei einem Stapel Papier, der sehr fest ist", erklärt ShouZhong Zou, Professor für Chemie an der American University. "Wir müssen ihn so porös machen, dass alle aktiven Stellen genutzt werden können."

Das Ergebnis: Die aus Spinat gewonnenen Katalysatoren stellten sich als effizienter heraus als die auf Platin basierenden. "Dies legt nahe, dass nachhaltige Katalysatoren für eine Sauerstoffreduktionsreaktion aus natürlichen Ressourcen hergestellt werden können", so Zou. "Die von uns getestete Methode kann hochaktive, auf Kohlenstoff basierende Katalysatoren aus Spinat herstellen, bei dem es sich um eine erneuerbare Biomasse handelt. Tatsächlich glauben wir, dass sie kommerzielle Platinkatalysatoren sowohl in der Aktivität als auch in der Stabilität übertrifft".

Gleichzeitig weisen die Wissenschaftler jedoch darauf hin, dass sich das Prinzip, das unter idealen Laborbedingungen gut funktioniert, nicht zwangsläufig auf eine reale praktische Anwendung übertragen lasse. Aus diesem Grund ist perspektivisch gemeinsam mit anderen Forschenden der Bau eines vollständigen Prototyps geplant, der den auf Spinat basierenden Katalysator in einer echten Wasserstoff-Brennstoffzelle verwendet.