Empa-Forschende wollen Grünen Wasserstoff günstiger herstellen

(CONNECT) Empa-Forschende aus dem Labor Materials for Energy Conversion entwickeln gemeinsam mit Partnern der französischen Forschungsinstitute Institut de la Corrosion in Brest und LEMTA in Nancy alternative Materialien für die Wasserelektrolyse. 

Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein der Energiewende, da er fossile Brennstoffe ersetzen kann. Wird Wasser mithilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, entsteht Grüner Wasserstoff. Bei seiner Nutzung reagiert er wieder mit Sauerstoff zu Wasser, ohne Treibhausgase freizusetzen. Die Herstellung von Grünem Wasserstoff mittels Elektrolyse ist derzeit allerdings laut einer Mitteilung etwa doppelt so teuer wie die Gewinnung von Wasserstoff aus fossilen Materialien wie Erdgas und wenig verbreitet.

Kostentreiber der Elektrolyse sind dabei die Materialien, die bei der Herstellung der Elektrolyseure zum Einsatz kommen, heisst es weiter. An diesem Punkt setzen die Forschenden mit ihrer Technologie Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis (PEMWE) an, die als effizient gilt und sich besonders für die schwankende Stromproduktion aus erneuerbaren Energien eignet.

Aktuell werden Komponenten in PEMWE-Elektrolyseuren aus dem korrosionsbeständigen Titan gefertigt und später mit dem Edelmetall Platin beschichtet. Sowohl Titan als auch Platin sind teure und schwer zu verarbeitende Materialien. Die Forschenden setzen daher für ihre Elektrolyse-Komponenten auf eine besondere Form des Titanoxids, das sogenannte hochkristalline sauerstoffarme Rutil, um die Platinbeschichtung zu ersetzen. Als Trägermetall der PEMWE-Elektrolyse dient Stahl. 

Erste Ergebnisse bestätigen die hohe Korrosionsbeständigkeit der alternativen Beschichtung. Den Forschenden gelang es bereits, die sogenannte bipolare Platte eines PEMWE-Elektrolyseurs erfolgreich mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) mit Titanoxid zu beschichten. PVD ist in der Wasserstoffindustrie weit verbreitet. „Es ist uns wichtig, etwas zu entwickeln, was die Industrie tatsächlich gebrauchen kann", wird Empa-Materialwissenschaftler Konstantin Egorov zitiert.

Das Projekt läuft noch bis 2026. Nach Projektabschluss wollen die Forschenden Industriepartner an Bord holen, um ihre Elektrolyse-Technologie zu kommerzialisieren. ce/ja