Platinhydroxid wirkt als Bremse
Das Vorhandensein von Wasser beeinträchtigt jedoch die Leistung der Brennstoffzelle. Es reagiert mit dem Platinkatalysator und bildet eine Schicht aus Platinhydroxid auf der Elektrode, die die effiziente Katalyse der Sauerstoffreduktionsreaktion behindert und zu Energieverlusten führt. Um einen effizienten Betrieb aufrechtzuerhalten, benötigen Brennstoffzellen eine große Menge Platin, was die Kosten der Brennstoffzellen erheblich erhöht.
"Die Effektivität der Verschmelzung von Wasserstoffionen und Sauerstoff steigt mit an einer derart dotierten Elektrode auf das Elffache an", sagt Forscher Nagahiro Hoshi. Um den Einfluss von Koffein auf die Reaktionsgeschwindigkeit zu beurteilen, haben die Forscher den Stromfluss durch Platinelektroden gemessen, die in einen koffeinhaltigen Elektrolyten getaucht waren. Mit zunehmender Koffeinkonzentration im Elektrolyten verbesserte sich die Aktivität der Elektroden deutlich. Ist Koffein vorhanden, wird es an der Elektrodenoberfläche adsorbiert, wodurch die Wasserstoffadsorption und die Bildung von Platin-Oxid auf der Elektrode wirksam verhindert wird.
Senkrecht stehende Moleküle
Mithilfe der Infrarot-Reflexions-Absorptionsspektroskopie haben die Forscher herausgefunden, dass nicht nur die Anwesenheit von Koffeinmolekülen die Reaktivität steigert. Es kommt in erster Linie darauf an, wie sie ausgerichtet sind. Am effektivsten waren sie, wenn die Molekülebene senkrecht zur Oberfläche stand. Dies zuverlässig und kostengünstig zu erreichen, ist die nächste Aufgabe, die sich das Team gestellt hat. (pte)