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Neue Entdeckung: Hocheffizientes System entfernt 99 Prozent CO2 aus der Luft



Forscher haben ein hocheffizientes System entdeckt, das den Wasserstoffantrieb revolutionieren könnte: eine Brennstoffzelle, die bis zu 99 Prozent CO2 aus der Luft filtern kann. Das System könnte etwa in Autos, Flugzeugen, U-Booten und Gebäuden zum Einsatz kommen.

CO2 gilt als großer Klimakiller. Klimafreundlichere Elektro- und Wasserstoffmotoren sollen deshalb jene Motoren, etwa Benzin- und Dieselmotoren ersetzen und zu einer emissionsfreien Zukunft beitragen. Mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen sind allerdings oft säurebasiert und somit auch wenig umweltfreundlich.

Der Inhaber des Henry Belin du Pont-Lehrstuhls für Chemie- und Biomolekulartechnik der Universität Delaware, USA, und Leiter des Forscherteams, Professor Yushan Yan, arbeitet bereits seit mehr als 15 Jahren an der Problematik von CO2. Dabei versucht er, die Hydroxidaustauschmembran-Brennstoffzellen (HEM-Brennstoffzellen) zu verbessern und wirtschaftliche sowie klimafreundliche Alternativen zu den säurebasierten Brennstoffzellen zu finden.

HEM-Brennstoffzellen reagieren nämlich extrem empfindlich auf CO2 aus der Luft. So ist dessen Luftzufuhr beeinträchtigt, was wiederum die Leistung und den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle um bis zu 20 Prozent reduziert. Damit sei die Brennstoffzelle nicht besser als ein Benzinmotor, heißt es in der Publikation.

Yan und seinem Forscherteam ist es nun aber gelungen, ein neuartiges elektrochemisches System mit Wasserstoffantrieb zu entwickeln, das 99 Prozent des CO2 aus der Luft entfernen soll. Sie sprechen von einem "bedeutenden Fortschritt für die Kohlendioxidabscheidung".

CO2: Nur etwa ein Prozent bleibt in der Luft

"Als wir uns mit dem Mechanismus befassten, stellten wir fest, dass die Brennstoffzellen so gut wie jedes bisschen Kohlendioxid, das in sie hineingelangt, einfangen und wirklich gut darin sind, es auf die andere Seite zu befördern", so Brian Setzler, Assistenzprofessor für Forschung in Chemie- und Biomolekulartechnik und Mitautor der Studie. Das sei zwar nicht gut für die Brennstoffzelle, in einem separaten Gerät sollte es aber funktionieren.

Also verwandelten die Forscher das Gerät in einen Kohlendioxidabscheider. Dafür schlossen sie das Gerät intern kurz. "Es ist riskant, aber es ist uns gelungen, diese kurzgeschlossene Brennstoffzelle mit Wasserstoff zu steuern", so Lin Shi, Hauptautor der Arbeit. In der Folge nutzten sie eine Filtermembran, woraus sich schließlich ein elektrochemisches System in der Größe von zwei Zoll mal zwei Zoll ergab, das laut den Forschern 99 Prozent des CO2 aus der Luft entfernen kann. Ein erster Prototyp eines spiralförmigen Geräts von der Größe einer 12-Unzen-Limonendose (circa 340 Gramm) sei in der Lage, zehn Liter Luft pro Minute zu filtern, so die Forscher.

Einsatz in Autos, Flugzeugen und Gebäuden denkbar

Die Kosten für die neuentdeckte Technik seien gering und es bestehe eine einfache Möglichkeit zur Vergrößerung auf dem Markt. Damit könnte es etwa in Hybrid- oder anderen emissionsfreien Fahrzeugen wie Raumfahrzeugen oder U-Booten zum Einsatz kommen. Da das elektrochemische System mit Wasserstoff betrieben wird, könnte es im Zuge der Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft auch in Flugzeugen sowie Gebäuden eingesetzt werden, wo die Luftumwälzung als Energiesparmaßnahme erwünscht ist, so der Hauptautor Shi. In der Automobilanwendung hätte das Gerät etwa die Größe einer Gallone Milch (circa 3,78 Liter), sagte Setzler. Bis zu einer möglichen Markteinfuhr des Systems dürfte es zwar noch etwas dauern, ein Patent haben sich die Forscher aber schon mal gesichert.

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