Studie stellt bleibeschichteten Nickelkatalysator zur Verbesserung der Effizienz der Wasserstoffentwicklungsreaktion vor

Im Rahmen einer kürzlichen Zusammenarbeit entwickelte ein Forschungsteam einen Katalysator für die Wasserstoffentwicklungsreaktion, der die durch Rückstrom verursachte Verschlechterung in alkalischen Wasserelektrolysesystemen minimiert.

Das Team besteht aus Professor Yong-Tae Kim, Dr. Sang-Mun Jung und Yoona Kim, einer MSc, vom Department of Materials Science and Engineering der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) und wird von Professor Jeong Woo Han von der Seoul National University geleitet. Ihre Forschung war veröffentlicht als Titelblatt in der Zeitschrift Fortschrittliche Funktionsmaterialien am 3. Juli.

Die aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne, Wind, Wasser und Erdwärme erzeugte Elektrizität ist nicht konstant; sie schwankt je nach Wetter- und Klimabedingungen. Um diese Energie zu nutzen, muss sie zuverlässig gespeichert und ins Netz eingespeist werden, und Wasserstoff spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle.

Eine gängige Methode zur Herstellung von Wasserstoff ist das Wasserelektrolysesystem, das Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser erzeugt. Das alkalische Wasserelektrolysesystem (AWE), das eine alkalische Lösung verwendet, bietet Vorteile wie relativ niedrige Kosten und hohe Haltbarkeit. Die intermittierende Energieversorgung kann jedoch zur Verschlechterung des Elektrolyseurs führen. Wenn kein Strom zugeführt wird, kann der Rückstrom die Elektroden beschädigen und ihre Haltbarkeit verkürzen.

Um dieses Problem zu lösen, führte das Forschungsteam eine Bleibeschichtung (Pb) auf einem Nickelkatalysator (Ni) ein. Obwohl Blei aufgrund seiner geringen Aktivität bei Wasserstoffentwicklungsreaktionen normalerweise nicht als Katalysator verwendet wird, ergab die Studie, dass die Beschichtung von Nickel, einem Katalysator für Wasserstoffentwicklungsreaktionen, mit Blei dessen Leistung verbessert. Das Blei wirkt als Cokatalysator und fördert sowohl die Protonendesorption als auch die Wasserdissoziation und erhöht so die Effizienz der Wasserstoffentwicklungsreaktion.

Darüber hinaus zeigte das Forschungsteam, dass der Katalysator eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Rückstrom durch die wiederholten Oxidationsreaktionen aufweist, wenn der AWE wiederholt gestartet und gestoppt wird. Im Gegensatz zu früheren Katalysatoren, die zusätzliche Ausrüstung benötigten, um das Rückstromproblem in AWEs zu lösen, verbessert dieser neu entwickelte Katalysator die Effizienz der Wasserstoffentwicklungsreaktion mit nur einer Bleibeschichtung und widersteht gleichzeitig Rückstrom.

Professor Yong-Tae Kim von POSTECH, der die Forschung leitete, bemerkte: „Dies ist die erste Studie, die sich mit der durch Rückstrom verursachten Degradation in AWEs mit einer Materiallösung befasst. Wir hoffen, dass diese Forschung die Haltbarkeit von AWEs verbessern und das Zeitalter einer grünen Wasserstoffwirtschaft voranbringen wird.“