Katalysator für Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse mit geringer Iridium-Beladung entwickelt

Erlangen, 12. Juli 2024 - Grüner Wasserstoff ist ein vielversprechender Energieträger, der die Lücke zwischen Erzeugung und Bedarf von erneuerbaren Energien schließen kann. Die Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse (PEMWE) ist eine der vielversprechendsten Technologien zur Herstellung von Wasserstoff. Ihr großflächiger Ausbau verzögert sich jedoch derzeit aufgrund der Verwendung von Iridium als anodischem Katalysator, welches außerordentlich selten und dementsprechend teuer ist.

Forschende des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) haben nun einen neuen Katalysator entwickelt, der es ermöglicht, die Menge des in einer PEMWE-Zelle benötigten Iridiums zu reduzieren. Um dies zu erreichen, wurde eine einfache, auf Photodeposition basierende Synthesemethode für einen TiO₂@IrO_x-Core-Shell-Elektrokatalysator mit einem niedrigen Iridiumgehalt von 40 Gew.-% entwickelt und seine gesteigerte Performance in einem Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseur (PEMWE) nachgewiesen. Aufgrund des geringen Iridium-Gehalts ist dieser neuartige Katalysator besonders geeignet, um die Iridium-Beladung unter 0,5 mg_Ir cm^-2 zu senken und gleichzeitig eine ausreichende Katalysatorschichtdicke beizubehalten.

Der neue Katalysator verdoppelt die Iridiumausnutzung und reduziert damit die Menge an Iridium, die in einer PEMWE-Zelle benötigt wird.

Ihre Arbeit wurde kürzlich in der renommierten Zeitschrift "Advanced Science" veröffentlicht.

Catalyst for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis with Low Iridium Loading developed — Schematische Darstellung der Rissbildung in der anodischen Katalysatorschicht in PEMWE, die die erhöhte Schichtdicke des neuen Katalysators und die damit verbundene Leistungssteigerung aufgrund einer höheren Iridiumausnutzung verdeutlicht.

Originalpublikation

Photodeposition-Based Synthesis of TiO₂@IrO_x Core–Shell Catalyst for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis with Low Iridium Loading
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402991
Journal: Advanced Science
License: CC BY 4.0