Ein Team derTechnische Universität Berlin (TU Berlin),HZB,IMTEK (Universität Freiburg), UndSiemens Energyhat eine hocheffizienteAnionenaustauschmembran (AEM)Elektrolyseur, deren Leistung mit der von bestehenden vergleichbar istProtonenaustauschmembran (PEM)Elektrolyseure. Was diesen Erfolg so bemerkenswert macht, ist die Verwendung von kostengünstigenNickelverbindungenals Anodenkatalysator und ersetzt den teuren und seltenenIridiumwird traditionell in PEM-Elektrolyseuren verwendet.
BeiBESSY IIwar das Team in der Lage,Operandenmessungenum die katalytischen Prozesse gründlich aufzuklären. Ein theoretisches Team desLAUSUndSingapurlieferte konsistente molekulare Beschreibungen.Freiburgwurde eine Prototypzelle mit einem neuen Beschichtungsverfahren getestet.
Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Zeitschrift veröffentlichtNaturkatalyse.
Wasserstoff wird in zukünftigen Energiesystemen eine bedeutende Rolle spielen und als Energiespeicher, Kraftstoff und wertvoller Rohstoff für die chemische Industrie dienen. Bei der Erzeugung ausSolar-oderWindenergieWasserstoff kann erzeugt werden durchWasserelektrolysemit minimalen Auswirkungen auf das Klima. Derzeit ist die Ausweitung derGrüne Wasserstoffwirtschaftwird von zwei Systemen dominiert:Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM)und klassischFlüssigalkalische Elektrolyse (ALK). DerAEM-Elektrolyseurvereint die Vorteile beider Systeme, wie den Verzicht auf seltene Edelmetalle wieIridium.
Das gemeinsame Forschungsteam hat nun seine ersteAEM-Elektrolyseur, wobei die Effizienz der Wasserstoffproduktion fast so hoch ist wie die vonPEM-ElektrolyseureAnstattIridiumbeschäftigten sieNickelUndEisen,Kobalt, oderManganhydroxideund entwickelte eine Methode, diese direkt auf dieAnionenaustauschermembran.
Während des Elektrolyseprozesses gelang es dem Team,OperandenmessungenamSynchrotronstrahlungsquelle BESSY IIbeiLiXEdromInBerlin. Theoretische Teams ausSingapurund dieLAUShalf, die experimentellen Daten zu erklären.
ProfessorPeter Strasseraus demTechnische Universität Berlinerklärt,
„Dadurch konnten wir die relevanten katalytischen Prozesse auf der katalysatorbeschichteten Membran aufklären, insbesondere den Phasenübergang von der katalytisch inaktivenα-Phasezu den hochaktivenα-Phaseund die Rolle verschiedenerO-LigandenUndNi4-Zentrenin der Katalyse.“
„Das ist esGammaphaseDas macht unseren Katalysator konkurrenzfähig mit dem aktuellen Stand der TechnikIridium-basierte KatalysatorenUnsere Arbeit zeigt wichtige katalytische Ähnlichkeiten mitIridiumsondern offenbart auch einige überraschende molekulare Unterschiede.“
„Daher trägt diese Forschung wesentlich zu unserem Verständnis der grundlegenden katalytischen Mechanismen neuerElektrodenmaterialien auf Nickelbasis. Darüber hinaus ist die neu entwickelteMembran-Elektroden-Beschichtungsverfahrenzeigt eine hervorragende Skalierbarkeit. Die erste voll funktionsfähige Laboreinheit wurde bereits getestet beiDANKEDiese Arbeit legt den Grundstein für weitere industrielle Evaluierungen und zeigt, dassAEM Wasserelektrolyseurekann auch hocheffizient sein.“
