25. august 2020

Brintbilen kan snart blive en global standardbil

Brintbiler

I dag kører der ca. en milliard biler rundt i verdens gader. Kun et fåtal er dem kører på brint. Det kan der snart ændres på takket være et gennembrud fra forskere på Købehavns Universitet. De har udviklet en ny katalysator som kan gøre brintbilen billigere at producere og mere bæredygtig.

En brintbil
Forskere på Kemisk Institut har udviklet en helt ny katalysator, der ikke er afhængig af den store mængde platin, og som kan gøre det muligt at udrulle brintbiler i langt større skala, end man tidligere har kunnet.

Brintbiler er i dag et relativt sjældent syn. Det skyldes blandt andet, at brintbiler er afhængige af ret meget platin til katalysator i brændselscellerne – omkring 50 gram– hvor almindelige biler kun har brug for ca. fem gram. Platin er et sjældent og kostbart materiale, der kun udvindes ca. 100 ton af om året i Sydafrikanske miner.

Med det her gennembrud er det blevet mere realistisk at brintbilen kan blive en standardbil i samfundet.
Professor Jan Rossmeisl

Men nu har forskere på Kemisk Institut på Københavns Universitet udviklet en helt ny katalysator, der ikke er afhængig af den store mængde platin.

- Vi har lavet en ny katalysator, som i laboratoriet kun har brug for en brøkdel af den mængde platin en standard brændselscelle til brintbiler behøver dvs. vi nærmer os samme mængde platin som almindelige biler bruger. Samtidig er den nye katalysator langt mere stabil, end de katalysatorer, som sidder i brintbiler i dag, siger professor Matthias Arenz fra Kemisk Institut.

Et paradigmeskifte for brintbilen

Bæredygtige teknologier har den udfordring, at de ofte er baseret på sjældne materialer, så det sætter en øvre grænse for skalerbarheden. Derfor kan man ikke bare udskifte verdens bilpark med brintbiler fra den ene dag til den anden, som det ser ud nu. Det kan den nye teknologi dog ændre på.

- Den nye katalysator kan gøre det muligt at udrulle brintbiler i langt større skala, end man tidligere har kunnet, siger Jan Rossmeisl, professor og centerleder for Center for High Entropy Alloy Catalysis på Kemisk Institut.

Den nye katalysator forbedrer markant brændselscellerne så de leverer flere hestekræfter pr. gram platin, og det gør den langt mere bæredygtig at producere.

Mere holdbar og mindre platin

Det er kun overfladen af en katalysator, der er aktiv og derfor skal så mange af platinatomerne som muligt sidde på katalysatorens overflade. Samtidigt skal katalysatoren være holdbar, og de to ting strider ofte mod hinanden. For at få så meget overfladeareal som muligt er de eksisterende katalysatorer baseret på platin-nano-partikler, der sidder på kulstof, men kulstof gør katalysatorerne ustabile. Den nye katalysator udmærker sig ved at være uden kulstof. I stedet for nano-partikler har forskerne udviklet et netværk af nanotråde med både meget overflade og stor holdbarhed.

- Med det her gennembrud er det blevet mere realistisk at brintbilen kan blive en standardbil i samfundet. Netop fordi den bliver billigere, mere bæredygtig og mere hårdfør, siger Jan Rossmeisl.

I dialog med bilindustrien

Næste skridt for forskerne er at opskalere resultaterne, så teknologien kan implementeres i brintbiler.

- Vi er i dialog med bilindustrien om, hvordan det her gennembrud kan blive udrullet i praksis, så det ser lovende ud, siger professor Matthias Arenz.

Resultaterne er netop publiceret i Nature Materials – et af de førende videnskabelige tidsskrifter for materialeforskning. Det er den første artikel, hvor alle forskere i grundforskningscenteret ”Center for high entropy alloy catalysis (CHEAC)” samarbejder. Centeret er et såkaldt Center of Excellence, som er støttet af Danmarks Grundforskningsfond.

I centeret udvikler vi nye katalysator-materialer der kan skabe bæredygtige kemikalier og brændsler, så vi som samfund kan gøre den kemiske industri grønnere. At der nu er mulighed for at lave brintbiler i stor skala på en bæredygtig måde er derfor et stort fremskridt, siger centerleder Jan Rossmeisl.

Se den videnskabelige artikel i Nature Materials.