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AEM-Elektrolyse – Der günstigere Weg zu grünem Wasserstoff

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angew. Materialforschung - IFAM -

Forschungsprojekt soll AEM-Elektrolyse effizienter machen

Genau mit dieser Problematik befasse sich das Projekt „HighHy“. Denn die deutsch-neuseeländische Zusammenarbeit, die im Rahmen der „Forschungskooperation Grüner Wasserstoff mit Neuseeland“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, hat die Entwicklung von OER-Katalysatoren zum Ziel und wird infolgedessen auch für hocheffiziente AEM-Elektrolyseure sorgen. Die Suche nach der Idealen Zusammensetzung für die neue Art von Katalysastoren geschieht in Zusammenarbeit mit drei neuseeländischen Universitäten und der Universität Bayreuth und eben dem Fraunhofer IFAM.

Nickel und Mangan als günstige Katalysator-Elemente

Um mittels AEM-Elektrolyse grünen Wasserstoff im Industriemaßstab zu gewinnen, wollen die Forscher Nickel-Mangan-Verbindung als OER-Katalysator einsetzen. Die Mischung biete entscheidende Vorteile, denn beide Metalle sind rohstoffseitig gut verfügbar und auch noch recht günstig. Gleichzeitig könnten sie mit vielversprechender chemischer Aktivität punkten. Mit dem Ziel vor Augen, eine ideale Verbindung für die industrielle Anwendung zu entwickeln, arbeiten die Teams aber parallel an verschiedenen Lösungen, heißt es. Der komplementäre Ansatz gilt als etwas Besonderes, denn die Projektpartner erprobten viele unterschiedliche Synthesemethoden, Zusammensetzungen, Oberflächenstrukturen und Materialgrößen für die Beschichtung der Katalysatoren. Am Ende soll aber nur eine – die beste – ausgewählt und anhand eines Demonstrators, der in Neuseeland entstehe, umfassend getestet werden.

Das Fraunhofer IFAM entwickelt im Projekt „HighHy“ mit deutschen und neuseeländischen Partnern hochaktive Katalysatormaterialien und deren Implementierung in eine Membran-Elektroden-Einheit (zur AEM-Elektrolyse).
Das Fraunhofer IFAM entwickelt im Projekt „HighHy“ mit deutschen und neuseeländischen Partnern hochaktive Katalysatormaterialien und deren Implementierung in eine Membran-Elektroden-Einheit (zur AEM-Elektrolyse).
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Das Team des Fraunhofer IFAM bringt in die Katalysatorentwicklung seine Expertise für pulvermetallurgische Strategien ein. Außer der elektrochemischen Aktivität des Katalysators gilt es nämlich, die elektrische Kontaktierung der Elektroden sowie den Elektrolytfluss zu optimieren und dabei die bei der Elektrolyse entstehenden Gasblasen von der Elektrode sinnvoll abzuleiten. Dafür spiele Know-how rund um poröse Strukturen, wie sie auch beim Einsatz von Nickel-Mangan-Pulver für die Beschichtung entstehen, eine entscheidende Rolle. Insgesamt erhoffen sich die Forscher, dass durch die neuen Katalysatoren die für die Sauerstoffentstehung notwendige elektrische Energie verringert und somit die Effizienz der AEM-Elektrolyse gesteigert werden kann.

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