Hocheffiziente und kostengünstige Wasserstoffproduktion durch alkalische Membran Wasser Elektrolyse: Korrosive und galvanische Abscheidung edelmetallfreier Katalysatorschichten zur Herstellung von Elektroden für Membran-Elektroden-Einheiten

Projektkurztitel:ME(G)AEM

Projektbeschreibung:

Die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEMEL) bietet das Potential für hocheffiziente und kostengünstige Wasserstoffproduktion aus erneuerbaren Energien. Ermöglicht wird dies durch die Kombination der beiden etablierten Elektrolysetechnologien: der alkalischen Elektrolyse (AEL) und der Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEMEL). Dadurch lassen sich die Vorteile der PEMEL, wie hohe Stromdichten und ein dynamischer Systembetrieb, mit einem alkalischen Medium kombinieren, welches weniger korrosiv ist und so den Einsatz günstigerer Übergangsmetalle statt teurer Edelmetalle ermöglicht.

Im Rahmen dieses Projektes werden mithilfe der elektrochemischen Abscheidung (galvanisch und korrosiv) auf Basis von katalytisch aktiven Nichtedelmetallen (z.B. Ni, Fe, Mo) sowie Hydroxiden hochaktive, langlebige und kostengünstige industrierelevante Anoden und Kathoden für die AEMEL entwickelt, die eine Steigerung der Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit bei reduzierten Material- und Fertigungskosten ermöglichen. Die Nutzbarkeit dieser Elektroden für den Elektrolysebetrieb wird in Laborzellen (≤ 25 cm²) getestet, die Skalierbarkeit wird bis zu einer industriell relevanten Elektrodenfläche von 200 cm² experimentell validiert.

Sowohl die korrosive als auch die galvanische Abscheidung sind kostengünstige, industriell einsetzbare und skalierbare Prozesse, welche es erlauben katalytisch aktive Legierungen mit großer spezifischer Oberfläche abzuscheiden. In Kombination mit Nickel und Kohlenstoffsubstraten mit gradierter Porosität für verbesserten Massentransport zum Katalysator, sollen Elektroden mit optimierter Aktivität bei reduzierten Herstellungskosten entstehen.