Ein Forschungsteam der Universität Leicester in Großbritannien hat ein neues Verfahren zur effizienten Materialtrennung mittels Ultraschalltechnologie entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht nicht nur das effektive Recycling von Brennstoffzellen und die Trennung wichtiger Ressourcen wie Edelmetalle, sondern verhindert auch das Eindringen schädlicher Chemikalien in die Umwelt und eröffnet damit einen neuen Weg für die nachhaltige Entwicklung sauberer Energie.

Brennstoffzellen und Wasserelektrolyseure sind entscheidende Komponenten von Wasserstoffenergiesystemen, die in Fahrzeugen wie Autos, Zügen und Bussen weit verbreitet sind. Eine ihrer Kernkomponenten ist die katalysatorbeschichtete Membran (CCM), die teure Platingruppenmetalle enthält. Darüber hinaus enthält die Membran-Elektroden-Einheit fluorierte Polymermembranen (PFAS), Substanzen, die aufgrund ihrer Schwerabbaubarkeit als „permanente Chemikalien“ gelten; unsachgemäße Handhabung kann Trinkwasser verunreinigen und die Gesundheit schädigen.

Aufgrund der extrem starken Haftung zwischen der PFAS-Membran und dem CCM erschweren herkömmliche Recyclingverfahren die effiziente Trennung und schränken somit die Wiederverwertbarkeit von Brennstoffzellen ein. Um dieses Problem zu lösen, schlugen Forscher eine innovative Recyclingstrategie vor: Zunächst wird das Material in einem organischen Lösungsmittel eingeweicht, gefolgt von einer Ultraschallbehandlung mit Wasser. Dadurch konnte die PFAS-Membran erfolgreich vom Edelmetall getrennt werden.

Dieses Verfahren ist einfach anzuwenden, gut skalierbar und benötigt keine stark korrosiven Chemikalien, wodurch das Risiko der Umweltverschmutzung deutlich reduziert wird. Forscher gehen davon aus, dass dies das Recycling von Brennstoffzellen revolutionieren, das Recycling von Platingruppenmetallen fördern und somit die Kosten sauberer Energietechnologien senken wird.

Aufbauend auf dieser Grundlage entwickelte das Forschungsteam ein kontinuierliches Schichtverfahren, das einen speziell entwickelten, klingenartigen Ultraschallgenerator nutzt, um unter Hochfrequenz-Ultraschall Mikrobläschen zu erzeugen. Diese Bläschen platzen unter hohem Druck und setzen innerhalb von Sekunden den wertvollen Katalysator aus dem Material frei. Der gesamte Prozess findet bei Raumtemperatur statt und ist somit energieeffizient und umweltfreundlich.

Diese Innovation verbessert nicht nur die Recyclingeffizienz, sondern legt auch den Grundstein für großtechnische industrielle Anwendungen. Zukünftig soll diese Technologie in der Wasserstoffindustrie eingesetzt werden, um ein nachhaltiges Ressourcenmanagement und umweltfreundliche Verarbeitungsprozesse zu realisieren und so ein wahrhaft grünes Energiesystem zu schaffen.