Für den Markthochlauf der Wasserstofftechnologie ist die Langlebigkeit von Elektrokatalysatoren ein entscheidender Faktor. Herkömmliche Platin-basierte Katalysatoren zeigen insbesondere bei niedrigen Beladungen einen erheblichen Spannungsabfall über die Betriebsdauer – ein Problem, das die wirtschaftliche Attraktivität von Brennstoffzellen und Elektrolyseuren bislang einschränkt.

Neues Katalysatorkonzept: eingebettet und dennoch aktiv

Das Forschungsteam des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik in Stuttgart begegnet dieser Herausforderung mit einer neuartigen Elektrode namens Pt-e-Cn (Platinum embedded nanoscale carbon network). Dabei werden Platinpartikel in ein poröses, miteinander vernetztes Nanokohlenstoffgerüst eingebettet. Diese Struktur bietet physikalischen Schutz vor Degradationsprozessen – etwa dem Ostwald-Reifungsprozess oder der Partikelagglomeration –, bleibt aber für elektrochemische Reaktionen vollständig zugänglich.

Entscheidend für die spätere Skalierbarkeit ist das gewählte Herstellungsverfahren: Die Struktur wird über einen flammenbasierten Schnellprozess produziert, der wirtschaftlich und für industrielle Maßstäbe geeignet ist. Dies unterscheidet den Ansatz von vielen Laborentwicklungen, die an aufwendigen, schwer skalierbaren Syntheserouten scheitern.

Ergebnis europäischer Forschungskooperation

Die Entwicklung ist ein Ergebnis des EU-Projekts SUSTAINCELL, das eine dauerhafte und nachhaltige Lieferkette für Brennstoffzellen- und Elektrolyseur-Komponenten innerhalb der EU aufbauen soll. Im Rahmen des Konsortiums arbeitete das DLR eng mit der École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) in der Schweiz und dem Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) in Frankreich zusammen.

Wissenschaftliche Veröffentlichung

Die Studie zur Pt-e-Cn-Struktur ist im Juni 2026 in der Fachzeitschrift Carbon Energy erschienen. Das Manuskript ist über die folgende DOI zugänglich https://doi.org/10.1002/cey2.70300

Mit der Veröffentlichung ist die wissenschaftliche Grundlage für die Produktion langlebiger Katalysatorstrukturen gelegt. Das Forschungsteam erwartet, dass das flammenbasierte Verfahren die Hochskalierung beschleunigen und damit den Markteintritt langlebiger Wasserstofftechnologien maßgeblich voranbringen kann.

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