Durchbruch öffnet die Tür zu erschwinglicherem sauberem Wasserstoff

Aug 04, 2023

Forschern der Universität Umeå ist ein Durchbruch gelungen, der Wasserstoff – einen sauberen, CO2-freien Kraftstoff – erschwinglicher machen könnte. Sie haben eine neue Methode entwickelt, die die Herstellung von Wasserstoffgas aus Wasser und Strom verbessert.

Die Wasserstoffproduktion mittels Protonenaustauschmembran (PEM)-Wasserelektrolyse gilt aufgrund der Erzeugung von ultrareinem Wasserstoff, der hohen Stromdichten, der hohen Effizienz, der schnellen Reaktion und des geringen Platzbedarfs als vielversprechende Lösung. Seine Anwendung ist jedoch durch die erhebliche Auflösung des Elektrokatalysators an der Anode während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) begrenzt.

Die bisher leistungsstärksten Elektrokatalysatoren basieren auf Edelmetallen wie Platin, Ruthenium und Iridium. Allerdings sind sie teuer und nur begrenzt verfügbar, außerdem neigen Ruthenium- und Iridiumoxide mit der Zeit dazu, sich zu zersetzen. Wenn also erwartet wird, dass die PEM-Technologie den Übergang zu einer nachhaltigen Gesellschaft vorantreibt, müssen wir zunächst die starke Verschlechterung der Elektrokatalysatoren bekämpfen.

„Der Abbau von Edelmetallen, ein Phänomen, das als „Metallauflösung“ bekannt ist, verringert die Wirksamkeit der Wasserstoffproduktion. Dieses Problem muss gelöst werden, damit wir die Vorteile der PEM-Technologie voll ausschöpfen können“, sagt außerordentlicher Professor Eduardo Gracia.

Das Forschungsteam der Universität Umeå sagt, dass wir dieses Problem lösen können, indem wir das hochaktive, aber teure Metall in einem stabilen, aber inaktiven „Gerüst“ einschließen. Forscher haben ein neues Schutzgerüst entwickelt, das die Edelmetalle auch unter harten Bedingungen stabil halten kann.

Das Schutzgerüst besteht aus einer Mischung aus Zinn-, Antimon-, Molybdän- und Wolframoxiden (Sn-Sb-Mo-W). Die Mischung ist nachweislich stark genug, um nicht nur die Edelmetalle, sondern auch andere Komponenten des Systems vor dem Abbau während des Prozesses zu schützen.

Die Erkenntnisse des Teams können die PEM-Technologie erschwinglicher und effektiver für die groß angelegte, erneuerbare Wasserstoffproduktion machen, indem sie dafür sorgen, dass die Edelmetalle länger haltbar sind. Dies stellt einen wichtigen Schritt dar, um unseren Übergang zu einer nachhaltigeren Gesellschaft Wirklichkeit werden zu lassen.

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