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Katalysatoren: Recycling ist das Gebot der Stunde

Katalysatoren
Recycling ist das Gebot der Stunde

Dank der Entwicklungen von Tanaka bei Katalysator-Membranen lässt sich die Haltbarkeit der Elektrolytfilme in Wasserstoff-Brennstoffzellen um das Vierfache erhöhen. Auch in Abgas-Katalysatoren stecken Edelmetalle des japanischen Unternehmens. Um nachhaltiger zu agieren, deckt Tanaka bereits 25 bis 30 % seines Bedarfs an Platin und Co. durch das Recycling von Katalysatoren. Und die Ziele für die nächsten Jahre sind klar umrissen: Die Recycling-Quote wird steigen.

» Bernd Müller, freier Technologieautor in Meckenheim bei Bonn

Ohne Katalysatoren ist eine nachhaltige Zukunft nicht denkbar. Auch die Wasserstoffwirtschaft, an die so viele Erwartungen geknüpft sind, kommt ohne diese nicht aus. Die Brennstoffzelle, die Wasserstoff in Strom umwandelt, „verbrennt“ bekannterweise Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser. Dabei entsteht Energie, die in einen Elektromotor gespeist beispielsweise Fahrzeuge antreibt. Die chemische Reaktion findet dabei an einer Membran statt, die mit einem Katalysator beschichtet ist. Hier gab es in den letzten Jahren große Fortschritte, aber es bleiben noch Herausforderungen. Eine ist die bisher mangelnde Haltbarkeit der Elektrolytfilme in Brennstoffzellen mit Polymerelektrolytmembran.

Weniger ist mehr

Tanaka hat das gelöst mit einem Katalysator aus einer Platin-Kobalt-Legierung für einen Nanopartikel-Kohlenstoffkatalysator. Das Material kommt mit weniger Edelmetallen aus und reduziert die Bildung von Wasserstoffperoxid, das den Elektrolytabbau verursacht, um mehr als die Hälfte. Durch den Einsatz dieses Katalysators in Brennstoffzellen kann die Haltbarkeit der Elektrolytfilme im Vergleich zur Verwendung handelsüblicher Platin-Wasserstoff-Katalysatoren um das Vierfache oder mehr erhöht werden.

Aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit hat sich Honda Motors entschieden, den Katalysator von Tanaka in seinem Clarity Brennstoffzellen-Fahrzeug zu verwenden. Und weil laut Toru Shoji, Director & Managing Corporate Officer of Tanaka Kikinzoku Kogyo und Präsident der globalen Marketing/R&D-Division, seine Firma „die Forschung und Entwicklung mit diesem neuen Katalysator beschleunigen“ will, wurden bereits 30 Mio. Euro in ein 3.000 m2 großes Fertigungs- und Versandgebäude investiert und die Produktionskapazität damit um das Siebenfache erhöht.

Engagiert für die Zukunft

Doch der Edelmetallspezialist produziert nicht nur Katalysatoren. Er bietet sich Firmen auch als Entwicklungspartner an. Sehr große Möglichkeiten sieht das Unternehmen insbesondere in Deutschland beziehungsweis in Europa. Hier wollen sie Firmen bereits „in der Entwicklungsphase von Katalysatoren zur Seite zu stehen“, erklärt Ken Yuasa, Managing Director Tanaka Kikinzoku International (Europe) GmbH Yuasa.

Um die Möglichkeiten und Chancen von Brennstoffzellen und einer wasserstoffbasierten Gesellschaft zu zeigen, startete Tanaka zudem eine Initiative zur Förderung der Forschung und Entwicklung der Technologie zur Wasserelektrolyse. Denn um den Wasserstoff herzustellen, braucht es das Gegenstück zur Brennstoffzelle: den Elektrolyseur. Er spaltet Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, arbeitet also genau umgekehrt. Die Elektrolyse des Wassers findet an einer katalysatorbeschichteten Membran statt. Im Zuge der genannten Initiative stellt Tanaka seinen Kunden Proben von katalysatorbeschichteten Membranen zur Evaluierung zur Verfügung.

Abgasreinigung bleibt Thema

Zwar gehört für Tanaka den batterieelektrischen oder Brennstoffzellen-Fahrzeugen die Zukunft. Doch weil Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor mindestens noch in diesem Jahrzehnt weiter gebaut werden – häufig dann als Hybrid-Version – bleibt die Abgasreinigung ein großes Thema. Insbesondere hierzulande, wo die Regularien immer strenger werden.

Verbunden ist damit eine exponentiell steigende Nachfrage nach den in Katalysatoren eingesetzten Edelmetallen Platin, Palladium und Rhodium. Denn zu diesen Stoffen gibt es keine Alternative. Das sorgt immer wieder für heftige Preisschwankungen im Rohstoffhandel. Bei Platin und Palladium gibt es zudem einen Sekundärmarkt, auf dem die Preise teilweise von Spekulanten bestimmt werden, die Derivate handeln. Ein Problem für die Hersteller, aber nicht nur. Denn letztlich kann das bei allen Beteiligten für Irritationen sorgen und zu Lieferengpässen. Das wiederum wäre fatal, denn es könnte den Umstieg auf nachhaltige Technologien verzögern.

Im Fokus: Recycling der Katalysatoren

Eine Möglichkeit, um den starken Preisschwankungen zu begegnen, ist das Recycling. Tanaka stieg schon Ende der 1980er ins Recycling von Abgaskatalysatoren im Automotiv-Bereich ein. Zu einem Zeitpunkt also, als die ersten Autos mit Katalysator das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hatten.

Theoretisch lässt sich durch das Recyclen von Katalysatoren die gesamte Menge des eingesetzten Edelmetalls zurückgewinnen. Denn Katalysatoren beschleunigen zwar die chemischen Reaktionen, sie werden dabei aber nicht verbraucht. Aufwendiger als für Gold oder Silber ist das Verfahren für die drei genannten Metalle, weil sie nur in sehr geringen Mengen in einem Katalysator vorkommen. Um sie zu gewinnen, wird das zerkleinerte Material geschmolzen, die Edelmetalle setzen sich dann an einem Kollektor aus Kupfer ab, das hinterher wieder entfernt wird.

25 bis 30 % seines Bedarfs deckt Tanaka heute bereits durch das Recycling von Katalysatoren. Dieser Anteil soll in den nächsten Jahren steigen. 40 bis 50 % scheinen für den Edelmetallspezialisten realistisch. Auch wenn das Unternehmen zunächst mit dem Recycling startete, um unabhängiger von den stark schwankenden Marktpreisen zu sein, ist es heute laut Andrew Farry, Manager für Geschäftsstrategie bei Tanaka, „ein Zeichen, dass wir nicht nur ressourcenschonende Technologien entwickeln, sondern selbst auch nachhaltig wirtschaften“.

Kontakt:
Tanaka Kikinzoku International (Europe) GmbH

Kirchnerstr. 6

60311 Frankfurt/M.

Tel. +49 069 219387

https://tanaka-preciousmetals.com/de/

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