Vehículos con células de combustible Escrito y traducido por ACADEMIA ANAYET

El platino es raro y caro y hasta ahora no ha sido posible reemplazar la mayoría de los metales preciosos de los coches eléctricos con células de combustible. Ahora un investigador alemán ha encontrado una alternativa y por ello ha sido galardonado con un premio conjunto de la empresa de ciencia y tecnología Merck y Manager Magazin.

En realidad, estos coches son un sueño hecho realidad para los conductores conscientes del medio ambiente: sin emisiones de CO₂, sin óxidos de nitrógeno, una autonomía de hasta 700 kilómetros y con sólo un tiempo de tres minutos en el llenado del depósito. Sin embargo, nunca han logrado un gran avance.

Platin ist selten und teuer. Doch bisher war es nicht möglich, den Großteil des Edelmetalls in Elektroautos mit Brennstoffzellen zu ersetzen. Jetzt hat eine deutsche Forscherin eine Alternative gefunden – und wurde dafür mit einem gemeinsamen Preis des Wissenschafts- und Technologie-Unternehmens Merck und des Manager Magazins ausgezeichnet.

Eigentlich sind diese Autos für umweltbewusste Autofahrer ein Traum: keine CO₂-Emissionen, keine Stickoxide, eine Reichweite von bis zu 700 Kilometern – und das Volltanken ist innerhalb von drei Minuten erledigt. Und trotzdem: Der Durchbruch ist ihnen bisher nie gelungen.
 

Bisher war Platin alternativlos.


Die Zahl der in den vergangenen zehn Jahren zugelassenen Brennstoffzellenfahrzeuge liegt weltweit unter 15.000. Und das, obwohl namhafte Hersteller leistungsstarke Modelle auf den Markt gebracht haben. Hauptgrund für die Kaufzurückhaltung sind neben dem noch wenig ausgebauten Tankstellennetz die hohen Kosten. Von Platin beispielsweise können pro Jahr weltweit nicht mehr als 170 Tonnen verarbeitet werden. Das treibt den Preis. Bisher ist das knappe Edelmaterial in Auto-Brennstoffzellen unersetzlich.

Wäre dieser Prozess weitgehend ohne Verwendung von Platin möglich, würden Brennstoffzellen deutlich preisgünstiger und damit für Autofahrer attraktiver werden. Wissenschaftler suchen daher schon lange nach Alternativen. Ihr Vorbild: das Hämoglobin unserer roten Blutkörperchen. Im Zentrum dieses Proteinkomplexes im Blut liegt eine Häm-Gruppe mit einem Eisenatom in der Mitte, umgeben von vier Stickstoff-Kohlenstoff-Ringen. Sie dient dem Sauerstofftransport, denn an das Eisen kann sich Sauerstoff anlagern und wieder loslösen. Wissenschaftlern der TU Darmstadt ist jetzt ein Durchbruch dabei gelungen, dieses Prinzip auf die Katalysator-Technologie anzuwenden. Ein Team um Ulrike Kramm, Katalysator-Expertin und Juniorprofessorin an der TU Darmstadt, konnte wichtige Beiträge zur Strukturaufklärung liefern und ausgehend davon eine neue, einfache Synthese entwickeln, um so Katalysatoren aus komplex gebauten Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff-Molekülen herzustellen. Ähnlich wie in der Häm-Gruppe ist in deren aktivem Zentrum ein Eisenatom.

Hasta ahora, no había alternativa al platino.


El número de vehículos con células de combustible matriculados en todo el mundo en los últimos diez años es inferior a 15.000, a pesar de que fabricantes muy conocidos han lanzado al mercado modelos de alto rendimiento. La principal razón de la reticencia a comprar, aparte de la todavía subdesarrollada red de gasolineras, es el alto costo. Por ejemplo, no se pueden procesar más de 170 toneladas de platino en todo el mundo cada año. Esto hace subir el precio. Hasta ahora, el escaso material precioso de las células de combustible de los automóviles ha sido irreemplazable.

Si este proceso fuera posible en gran medida sin el uso del platino, las células de combustible serían significativamente más baratas y por lo tanto más atractivas para los automovilistas. Por lo tanto, los científicos han estado buscando alternativas durante mucho tiempo. Su modelo: la hemoglobina de nuestros glóbulos rojos. En el centro de este complejo de proteínas en la sangre hay un grupo hemo con un átomo de hierro en el medio, rodeado por cuatro anillos de nitrógeno y carbono. Sirve para transportar el oxígeno, porque el oxígeno puede adherirse al hierro y liberarlo de nuevo. Los científicos de la Universidad Técnica de Darmstadt han hecho un gran avance en la aplicación de este principio a la tecnología de catalizadores. Un equipo dirigido por Ulrike Kramm, experta en catalizadores y profesora adjunta de la Universidad Técnica de Darmstadt, ha hecho importantes contribuciones a la explicación estructural y basándose en ello, ha desarrollado una nueva y sencilla síntesis para producir catalizadores a partir de moléculas complejas de hierro-nitrógeno-carbono. Similar al grupo heme, el centro activo del grupo heme contiene un átomo de hierro.