Zeitung Heute : Saubere Energie für die Erde

Peter Strasser kehrte aus den USA zurück, um seine Forschungen zur Brennstoffzelle voranzutreiben

Patricia Pätzold

Die Wissenschaft und die Industrie setzen große Hoffnungen in die Brennstoffzelle, denn sie verspricht saubere Energie. Aus Wasserstoff und Sauerstoff entstehen Wasser – und Strom. Doch um sich zu verbinden, brauchen die beiden Gase einen Heiratsvermittler: edles Platin. Dieser teure Katalysator steht einer großtechnischen und massenhaften Verbreitung der Brennstoffzelle – beispielsweise als Antrieb für Elektroautos – noch im Wege, obwohl das Prinzip seit 150 Jahren bekannt ist.

Zwischen fünf- und sechstausend Euro würde allein das Platin für die Antriebszelle eines Mittelklassewagens kosten. Das ist viel zu teuer. „Man hat oft versucht, vom Platin als Katalysator wegzukommen“, sagt Peter Strasser. „Aber bislang ist kein Material gefunden worden, das ähnlich aktiv wirkt wie das Edelmetall.“

Doch der Chemiker Peter Strasser ist neuen Materialien auf der Spur. Ehemals Doktorand bei Nobelpreisträger Gerhard Ertl, trägt er mittlerweile selbst die renommierte Otto-Hahn-Forschungsmedaille, hält mehrere Patente und ist einer der jüngsten Berufungserfolge der TU Berlin. Strasser arbeitete und forschte mehrere Jahre in den Vereinigten Staaten.

Mit Unterstützung der German Scholars Organization, einem Ableger der Humboldt-Stiftung, kehrte er nun in die Heimat zurück. Mehr als 100 000 Euro gibt die Stiftung dazu, um solch exzellente Wissenschaftler anzuwerben. „Hier kann ich tun, was mich wirklich interessiert“, sagt Strasser. Seine wasserblauen Augen strahlen. „Ich will herausfinden, wie sich Moleküle auf Oberflächen von Katalysatoren unter dem Einfluss von elektrischen Feldern verhalten, und wie man diese Vorgänge steuern kann.“

Das ist so einfach nicht, denn Strasser forscht im Mikrokosmos der Atome. Er erhofft sich daraus wesentliche Erkenntnisse für die elektrochemische Erzeugung und Umwandlung von Energie. Die künftige Energieversorgung – beispielsweise mit Brennstoffzellen – ist eines der drängenden globalen Probleme.

Mit Hilfe von Nanotechnik will er unedle Metalle so strukturieren, dass sie die katalytische Wirkung von Platin erzielen, zu einem vernünftigen Preis. Das wäre ein Durchbruch für die Automobiltechnik. Denn eine solche Brennstoffzelle in Millionen Autos könnte auf einen Schlag die Energieprobleme lösen und die Umweltverschmutzung senken, die bislang mit dem Individualverkehr verbunden sind.

„Natürlich könnten die Brennstoffzellen auch in anderen Bereichen angewendet werden“, sagt Strasser, und er zählt auf: „Handys und Laptops, die Beheizung großer Gebäude oder Antriebszellen für die Luft- und Raumfahrt.“ Doch Strasser denkt viel weiter: „Wasserstoff ist gespeicherte Energie. Wo immer es Wasser gibt – auch als Eis wie auf dem Mars – könnte man mit einer Brennstoffzelle Energie gewinnen.“ Den Katalyseprozess in einer Brennstoffzelle könne man nämlich auch umdrehen. Jeder Planet im Weltall, der über Wasser verfügt, wäre also eine potenzielle Tankstelle auf dem Weg in die Weiten des Universums. Die US-Raumfahrtbehörde Nasa hat bereits Interesse an den Forschungen des Berliner Wissenschaftlers angemeldet.

Doch zunächst muss das Materialproblem gelöst werden. Für die Analyse der Reaktionen zwischen den Atomen und Molekülen brauchen Strasser und sein Team große und teure Geräte: Röntgenspektrometer, Röntgenstreugeräte, Mikroskope bis hin zum Transmissionselektronenmikroskop, einem Gerät, viele Male stärker als ein Rasterelektronenmikroskop.

Einige dieser Geräte kann Peter Strasser von der Ausstattung seiner Professur anschaffen. Andere können zusammen mit weiteren Forschungsinstituten genutzt werden, zum Beispiel dem Fritz-Haber-Institut in Berlin-Dahlem. Einige Messungen kann der Forscher am Elektronenspeicherring Bessy in Berlin-Adlershof machen. Auch zu Wissenschaftlern am Elektronenspeicherring Desy in Hamburg hat Strasser Kontakte, ebenso zum Synchrotron im französischen Grenoble.

Mit seinen amerikanischen Kollegen in Houston hat Strasser ein viel versprechendes Projekt gestartet, das derzeit vom US-Energieministerium gefördert wird. Die Forscher haben eine Legierung aus Kupfer, Kobalt und Platin gefunden, die katalytisch wirkt. Legt man einen Strom an, lösen sich Kupfer und Kobalt vom Platin elektrochemisch ab. Es entsteht ein Gebilde mit einem kupfer- und kobaltreichen Kern und einer hauchdünnen, sehr platinreichen Schale. Diese Kombination hat eine vier bis sechsmal höhere katalytische Aktivität als Platin allein. Warum, wissen die Forscher noch nicht genau. „Wahrscheinlich hängt das damit zusammen, dass die Abstände zwischen den Platinatomen auf der Oberfläche geringer sind als im reinen Metall, dass also die Geometrie der Oberfläche verändert wird“, mutmaßt Strasser. „Außerdem beeinflussen die Kupfer- und Kobaltatome im Kern auch die Eigenschaften der Elektronen in der Schale.“

Das ist ein erster, wichtiger Schritt, denn die Kosten eines solchen Materialverbunds wären erheblich geringer als die für reines Platin. Doch es sind weitere Untersuchungen notwendig, um zum Beispiel die Frage nach der Haltbarkeit des neuen Materials im Vergleich zu dem reinen Edelmetall zu klären.

Der Weg ist also noch weit. Doch Peter Strasser ist zuversichtlich: Er wird mit seinem Team ein neues Material finden.

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