Festoxidzellen für Biomasse halten mit dotierten Kathoden länger

Für die Nutzung erneuerbarer Energien sind Festoxid-Brennstoffzellen aus keramischen Materialien interessant, da sie beispielsweise Biomasse und Flüssiggas effizient in Strom umwandeln können. Ein Problem dabei ist die Lebensdauer der Geräte. Eben diese lässt sich mit ein klein wenig Metall deutlich steigern, so Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Denn eine Dotierung mit minimalen Metallmengen macht die gängigen Kathoden deutlich haltbarer.

Die Kathode ist ein Schlüsselfaktor für die Leistungsfähigkeit von Festoxid-Brennstoffzellen. Üblicherweise kommen daher Oxid-Materialien mit Perowskit-Struktur als Kathode zum Einsatz. Denn sie bieten eine anfangs sehr hohe Leistungsfähigkeit. Allerdings baut sich diese relativ schnell ab, was die Lebensdauer der Brennstoffzellen begrenzt. Eben dem lässt sich aber mit Metall entgegenwirken, wie das KAIST-Team mithilfe von Computerchemie und experimentellen Daten nachweisen konnten.

Der Abbau der gängigen Oxid-Kathoden hängt nämlich damit zusammen, dass sich an der Oberfläche Sekundärphasen wie insbesondere Strontiumoxide ablagern. Wie das KAIST-Team festgestellt hat, begünstigen lokale Materialbelastungen rund um Strontium-Atome in der Perowskit-Struktur diese Ablagerungen. Durch an geeigneten Stellen in das Materialgitter eingefügte Metalle lassen sich eben diese Belastungen reduzieren. Das behindert störende Strontiumoxid-Ablagerung, sodass die Kathode und damit die Brennstoffzelle länger hält.

http://kaist.edu