Natur als Vorbild für Brennstoffzellen

Wien, 07.06.2010

Wasserstoff und Brennstoffzellen werden seit Jahrzehnten als effizienter Ersatz für herkömmliche Batterien und Akkumulatoren angepriesen. Dennoch erobert die Technologie nur langsam den Serienmarkt. Mit dem Vorbild Natur möchte ein internationales Team im Rahmen eines EU-Projekts und unter der Federführung der TU Wien ein Kernstück von Brennstoffzellen, die Membran, entscheidend verbessern.

Die Brennstoffzelle selbst ist weder eine Energiequelle noch ein Energiespeicher. Sie ermöglicht jedoch die Umwandlung von chemisch gespeicherter Energie - meist in Form von Wasserstoff - in Strom. Dabei werden Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert zusammengeführt, und es kommt zu einer sogenannten kalten Verbrennung, das Endprodukt ist Wasser.

Damit Wasserstoff und Sauerstoff nicht unkontrolliert in Kontakt kommen - was zu einer Explosion führen würde -, bedarf es etwa einer Membran, die Protonen (Wasserstoffkerne) passieren lässt, größere Partikel aber zurückhält. "Die gängigen Membranen sind sehr teuer und haben auch Nachteile", erklärte Projektmitarbeiterin Nadja Adamovic vom Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme der TU Wien gegenüber der APA.

Auf der Suche nach der idealen Membran

Nun sind die Wissenschafter überzeugt, in der Natur bessere Vorbilder für die hauchdünnen Trennschichten zu finden. So sind lebende Zellen mit einer Zellmembran oder Nanomembran begrenzt. Diese kann ganz gezielt Stoffe durchlassen, andere aber zurückhalten. So können mikroskopisch kleine Kanäle Wasser leiten, elektrische Ladungen oder Nährstoffe transportieren.

Obwohl viele der Funktionen und Strukturdetails noch immer unbekannt sind, ist gerade der Wasser- und Protonenaustausch besser erforscht. "Diese feinsten Kanäle der Zellmembranen mit ihrer Fähigkeit, selektiv Protonen zu leiten, funktionieren genauso wie die vom Menschen geschaffenen Brennstoffzellen", erklärte Projektleiter Werner Brenner, "nur ist dieser Prozess in der Natur noch deutlich effizienter."

So schaffen es die natürlichen Membranen etwa, Protonen durchzulassen, Wasser jedoch nicht. Mit der Natur nachgebauten Trennschichten sollten Brennstoffzellen in Zukunft nicht nur billiger, sondern auch effizienter werden. "Gelingt es, die Nanokanäle exakt nach Plan zu bauen, öffnen sich noch ganz andere Anwendungsfelder wie definierte Medikamentenabgabe, Wasserentsalzung oder auch neuartigen Sensoren" sagte Adamovic.

Quelle: APA