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Saubere Energietechnologie revolutioniert durch die “Nadel im Heuhaufen”-Entdeckung.

 

Konzept für saubere Energietechnologie

Es wurde eine neue Familie chemischer Verbindungen entdeckt, die die Brennstoffzellentechnologie revolutionieren und zur Reduzierung der globalen Kohlenstoffemissionen beitragen könnte.

Forscher der Universität Aberdeen haben eine neue Familie chemischer Verbindungen entdeckt, die die Brennstoffzellentechnologie revolutionieren und zur Reduzierung der globalen Kohlenstoffemissionen beitragen könnten.

Die chemischen Verbindungen, die als das Äquivalent zur Entdeckung “einer Nadel im Heuhaufen” beschrieben werden, könnten der Schlüssel zur Erschließung des Potenzials keramischer Brennstoffzellen sein, die gemeinsam als “hexagonale Perowskite” bekannt sind.

Keramische Brennstoffzellen sind hocheffiziente Geräte, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln und sehr geringe Emissionen erzeugen, wenn sie mit Wasserstoff betrieben werden, und damit eine saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen.

Ein weiterer Vorteil von keramischen Brennstoffzellen ist, dass sie auch Kohlenwasserstoff-Brennstoffe wie Methan verwenden können, d.h. sie können als “Brückentechnologie” fungieren, was ein wichtiger Vorteil bei der Umstellung von Kohlenwasserstoffen auf sauberere Energiequellen ist.

Sie können zum Antrieb von Autos und Häusern verwendet werden, aber die hohe Betriebstemperatur führt zu einer kurzen Lebensdauer. Die Senkung der Arbeitstemperatur ist für den langfristigen Betrieb, die Stabilität, die Sicherheit und die Kosten unerlässlich.

Wissenschaftler der Universität Aberdeen erforschen seit einigen Jahren das Potenzial für eine neue Verbindung, die diese Probleme überwinden könnte, und die Entdeckung einer neuen chemischen Verbindung – die eine hohe Leitfähigkeit bei niedrigeren Temperaturen aufweist – stellt einen großen Durchbruch dar.

Die Ergebnisse ihrer Forschung werden in einer Arbeit – “Hohe Oxidionen- und Protonenleitfähigkeit in einem ungeordneten hexagonalen Perowskit” – vorgestellt, die heute in der Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht wird.

Professor Abbie McLaughlin, Forschungsdirektorin im Fachbereich Chemie der Universität, leitete die Studie.

Sie erläuterte: “Keramische Brennstoffzellen sind hocheffizient, aber das Problem ist, dass sie bei wirklich hohen Temperaturen, über 800 °C, arbeiten.  Deshalb haben sie eine kurze Lebensdauer und verwenden teure Komponenten.

“Seit einigen Jahren suchen wir nach Verbindungen, die diese Probleme in der relativ unerforschten hexagonalen Perowskit-Familie überwinden könnten, aber es werden spezifische chemische Eigenschaften benötigt, die in Kombination schwer zu finden sind. So braucht man zum Beispiel eine chemische Verbindung mit sehr geringer elektronischer Leitfähigkeit, die sowohl in der Wasserstoff- als auch in der Sauerstoffumgebung der Brennstoffzelle stabil ist.

“Was wir hier entdeckt haben, ist ein dualer Protonen- und Oxidionenleiter, der bei einer niedrigeren Temperatur – etwa 500 °C – erfolgreich arbeiten wird und diese Probleme löst.  Man könnte sagen, dass wir die Nadel im Heuhaufen gefunden haben, die das volle Potenzial dieser Technologie freisetzen kann.