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Wasserstoff aus der Elektrolyse mit erneuerbaren Energien gilt als Schlüsselelement der Energiewende. Mittels Katalysatoren wird Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Für die elektrochemische Reaktion sind Edelmetalle wie Platin, Iridium oder Ruthenium als Katalysatoren notwendig. Wie das Recycling dieser Metalle verbessert werden kann, prüfte ein europäisches Forschungsprojekt mit Beteiligung der TU Bergakademie Freiberg seit drei Jahren. 

Forschung

Hintergrund

Eine dünne Membran in der Mitte der PEM-Elektrolysezelle ist für Protonen (H+) durchlässig, verhindert jedoch den Transport von Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2). Diese Membran wird mit einer Anoden- und gegenüber mit einem Kathoden-Katalysator beschichtet. Die Schicht besteht aus dem Katalysator auf dem Trägermaterial, das für eine gleichmäßige elektrochemische Reaktion mit einem ionenleitenden plastischen Kunststoff (Ionomer) vermischt ist. Sobald eine elektrische Spannung an die Elektroden angelegt wird, bildet sich Wasserstoff an der Kathode und an der Anode Sauerstoff. Zuerst wird auf der Anodenseite Wasser zugeführt, dann führt die katalytische Wirkung des Edelmetall-Katalysators zur Zersetzung des Wassers. Es entstehen Sauerstoff (O2), Elektronen (e-) und Protonen (H+). Die Protonen fließen durch die protonenleitende Membran zur Kathodenseite, wo sie mit den Elektronen Wasserstoff erzeugen.

Über das Forschungsprojekt