Hohe Kosten bremsen Elektrolyse
Grüner Wasserstoff entsteht durch die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Energien. Dabei werden Wasserstoff und Sauerstoff voneinander getrennt. Der Wasserstoff kann später energetisch genutzt werden, ohne zusätzliche Treibhausgasemissionen zu verursachen. Trotz dieses Potenzials stammt der überwiegende Teil des weltweit produzierten Wasserstoffs weiterhin aus fossilen Quellen, insbesondere aus Erdgas. Ein wesentlicher Grund dafür sind die höheren Produktionskosten der Elektrolyse.
Forschung an korrosionsbeständigen Materialien
Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts steht die sogenannte Polymer-Elektrolyt-Membran-Wasserelektrolyse (PEMWE). Diese Technologie arbeitet effizient und eignet sich für schwankende Strommengen aus erneuerbaren Energien. Gleichzeitig stellt die stark korrosive Umgebung im Elektrolyseur hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien. Deshalb bestehen zentrale Komponenten bislang häufig aus Titan und werden zusätzlich mit Platin beschichtet. Beide Materialien treiben die Kosten der Systeme deutlich nach oben.
Titanoxid soll Platin ersetzen
Die Forschenden entwickeln nun eine Alternative auf Basis von hochkristallinem, sauerstoffarmem Titanoxid. Dieses Material kombiniert elektrische Leitfähigkeit mit hoher Korrosionsbeständigkeit. Gleichzeitig soll das bisher verwendete Titan durch Stahl ersetzt werden. Stahl gilt als kostengünstiger und einfacher zu verarbeiten. Dadurch könnten künftig auch effizientere Bauteildesigns entstehen.
Erste Beschichtungstests erfolgreich
Erste Tests zeigen nach Angaben der Forschenden eine hohe Beständigkeit der neu entwickelten Beschichtung. Die sogenannte bipolare Platte eines PEMWE-Elektrolyseurs konnte bereits erfolgreich mit Titanoxid beschichtet werden. Zum Einsatz kommt dabei die physikalische Gasphasenabscheidung, ein industriell etabliertes Verfahren. Die beschichteten Komponenten werden anschließend umfangreichen Korrosionstests unterzogen.
Nächster Schritt: poröse Transportschicht
Im nächsten Schritt soll eine poröse Transportschicht beschichtet werden. Diese gilt als besonders anspruchsvoll, da die Poren gleichmäßig geschützt werden müssen, ohne ihre Funktion zu beeinträchtigen. Das Forschungsprojekt läuft bis 2026. Anschließend wollen die beteiligten Institute die Technologie gemeinsam mit einem Industriepartner weiterentwickeln.
