Elektrolyse 14-mal mehr grüner Wasserstoff dank hochfrequenter Schallwellen

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Forscher der RMIT University in Melbourne haben Schallwellen eingesetzt, um die Produktion von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse um das 14-fache zu steigern. Mit ihrer Erfindung lässt sich Wasserstoff kostengünstig herstellen.

Doktorandin Yemima Ehrnst mit dem akustischen Gerät, das das Forschungsteam zur Steigerung der Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse zur Aufspaltung von Wasser verwendet.
Doktorandin Yemima Ehrnst mit dem akustischen Gerät, das das Forschungsteam zur Steigerung der Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse zur Aufspaltung von Wasser verwendet.
(Bild: RMIT University)

Bei der Elektrolyse wird Strom mit zwei Elektroden durch Wasser geleitet, um die Wassermoleküle in Sauerstoff- und Wasserstoffgase zu spalten, die als Blasen erscheinen. Bei diesem Verfahren wird grüner Wasserstoff erzeugt, der aufgrund des hohen Energiebedarfs nur einen kleinen Teil der weltweiten Wasserstoffproduktion ausmacht.

„Eine der größten Herausforderungen der Elektrolyse sind die hohen Kosten der verwendeten Elektrodenmaterialien wie Platin oder Iridium“, so Associate Professor Amgad Rezk von der RMIT University. „Mit Hilfe von Schallwellen ist es viel einfacher, Wasserstoff aus Wasser zu extrahieren, da die Verwendung von korrosiven Elektrolyten und teuren Elektroden wie Platin oder Iridium überflüssig wird. Da Wasser kein korrosiver Elektrolyt ist, können wir viel billigere Elektrodenmaterialien wie Silber verwenden.“

Kosten für grünen Wasserstoff senken

Die Möglichkeit, kostengünstige Elektrodenmaterialien zu verwenden und den Einsatz hochkorrosiver Elektrolyte zu vermeiden, ist laut Rezk ein entscheidender Faktor für die Senkung der Kosten für die Herstellung von grünem Wasserstoff.

Die Forschungsarbeit wurde in Advanced Energy Materials veröffentlicht. Eine australische vorläufige Patentanmeldung wurde eingereicht, um die neue Technologie zu schützen. Laut der Erstautorin Yemima Ehrnst erklärt, verhindern die Schallwellen auch die Bildung von Wasserstoff- und Sauerstoffblasen auf den Elektroden, was deren Leitfähigkeit und Stabilität erheblich verbessert. „Elektrodenmaterialien, die bei der Elektrolyse verwendet werden, leiden unter der Ansammlung von Wasserstoff- und Sauerstoffgasen, die eine Gasschicht bilden, die die Aktivität der Elektroden minimiert und ihre Leistung deutlich verringert“, so Ehrnst, die an der School of Engineering des RMIT promoviert.

Die potenziellen Anwendungen der Arbeit des Teams

Laut RMIT-Professor Leslie Yeo, einer der leitenden Forscher eröffnet der Durchbruch des Teams die Möglichkeit, diese neue akustische Plattform für andere Anwendungen zu nutzen, insbesondere dort, wo Blasenbildung auf den Elektroden eine Herausforderung darstellt. „Unsere Fähigkeit, die Blasenbildung auf den Elektroden zu unterdrücken und sie durch hochfrequente Schwingungen schnell zu entfernen, stellt einen großen Fortschritt für die Leitfähigkeit und Stabilität der Elektroden dar“, so Yeo. „Mit unserer Methode können wir den Umwandlungswirkungsgrad potenziell verbessern, was zu einer positiven Netto-Energieeinsparung von 27 Prozent führt.“

Die nächsten Schritte

Auch wenn die Innovation vielversprechend ist, muss das Team die Herausforderungen bei der Integration der Schallwellen-Innovation in bestehende Elektrolyseure meistern, um die Arbeit zu erweitern. „Wir sind sehr daran interessiert, mit Partnern aus der Industrie zusammenzuarbeiten, um ihre bestehende Elektrolyseurtechnologie zu verbessern und zu ergänzen und in bestehende Prozesse und Systeme zu integrieren“, erklärt Yeo.

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