Einen hocheffizienten alkalischen Membran-Elektrolyseur haben Forscher von der TU Berlin, dem Helmholtz-Zentrum Berlin, dem Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg und Siemens Energy entwickelt und im Fachjournal „Nature Catalysis“ vorgestellt. „Jüngste Bemühungen im Bereich der Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyse konzentrieren sich auf die Entwicklung überlegener Katalysatoren und Membran-Elektroden-Einheiten, um die Leistungslücken im Vergleich zur Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse zu verringern“, so die Forscher. Statt auf Iridium setzten sie auf Nickel-Doppelhydroxidverbindungen mit Eisen, Kobalt oder Mangan und entwickelten ein Verfahren, um eine alkalische Ionenaustauschmembran damit direkt zu beschichten. Der neue Elektrolyseur soll so fast ebenso effizient Wasserstoff produzieren wie ein PEM-Elektrolyseur.
Die Forscher nutzten die Berliner Rötgenquelle Bessy II, um während der Elektrolyse in der Zelle Operando-Messungen durchführen. Mit Hilfe eines Theorie-Teams aus Singapur und USA wurden die experimentellen Daten dann interpretiert. „Dadurch gelang es uns, die relevanten katalytisch-chemischen Prozesse an der katalysatorbeschichteten Membran aufzuklären – insbesondere den Phasenübergang von einer katalytisch inaktiven Alpha-Phase zur hochaktiven Gamma-Phase und die Rolle, welche die verschiedenen O-Liganden und Ni4+-Zentren bei der Katalyse spielen“, so Peter Strasser von der TU Berlin. Erst diese Gamma-Phase mache den neuen Katalysator konkurrenzfähig mit den aktuellen Katalysatoren aus Iridium. „Unsere Arbeit zeigt wichtige Gemeinsamkeiten zu Iridium im katalytischen Mechanismus, aber auch völlig überraschende molekulare Unterschiede“, so Strasser weiter. Die Untersuchung habe das Verständnis der fundamentalen Katalyse-Mechanismen der neuen nickelbasierten Elektroden-Materialien signifikant erweitert.
Den Forschern zufolge verspricht das neu entwickelte Beschichtungsverfahren der Membranelektrode eine sehr gute Skalierbarkeit. Am IMTEK sei eine erste vollfunktionsfähige Kleinzelle bereits getestet worden. Damit sei die Grundlage für eine industrielle Evaluierung gelegt und die Forscher hätten demonstriert, dass auch ein AEM-Wasserelektrolyseur hocheffizient sein könne.
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Jetzt fehlt nur noch die Einordnung:
– Wie effizent ist die Zelle?
– Was ist der Vorteil gegenüber PEM? (billiger oder bessere Verfügbarkeit der Rohstoffe oder Betriebstemperatur oder …?)
– Wie schneidet sie im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien ab (z.b. Hochtemperaturelektrolyse oder die neue poröse kapillar Elektrolyse)
Iridium ist wie Platin ein Edelmetall, und noch seltener seltener und teurer. Da wäre Nickel mit Mangan schon besser. Mit Cobalt wird es schon schwieriger, das gilt auch als selten. Nehmen Sie als Botschaft mit: Es gibt Forschungen, und vielleicht fließt von den Ergebnissen etwas in die Praxis ein.
Ein wesentliches Kriterium bei Elektrolyseuren ist übrigens noch die Regelbarkeit. PEM-E. lassen sich besser regeln als alkalische, die dafür billiger sind. Für die Integration in den Strommarkt, wo sie vor allem dann laufen sollten, wenn Überschüsse zu verteilen sind, ist die Regelbarkeit unverzichtbar.
und haltbarkeit ?
1x Monatlich auszuatuschen oder 1x jährlich
Degradation oder Dauerstabil ?
So, ohne Zusammenhang, da wirken diese ja Forschungsergebnisse grandios, was sie ohne Zweifel ja auch sollen. Die Frage ist aber, welcher praktische Nutzen ergibt sich daraus.
Forschung als Selbstzweck, lediglich als ABM für Uni Absolventen, das kann es ja wohl nicht sein!
Nutzbare Ergebnisse sind es,
die wir brauchen !!!