Effizientere Herstellung von Wasserstoff

Neue Membran für die Wasserstoffproduktion

Die alkalische Elektrolyse von Wasser gilt als erfolgversprechende Methode zur Wasserstoffherstellung. Bislang mangelte es jedoch an effizienten Membranen, die die entstehenden Gase Wasserstoff und Sauerstoff trennen. Einen solchen Gas-Separator hat ein Team der Ruhr-Universität Bochum nun entwickelt. Er übertrifft die bislang verfügbaren Membranen in vielen Eigenschaften.

Von links: Ghoncheh Kasiribidhendi, Fabio La Mantia, Jelena Stojadinovic und Robin Stetzka. Die Forscherinnen und Forscher halten die von ihnen entwickelte Membran und die Siegerurkunde aus dem „KUER-Wettbewerb“ in den Händen. (© RUB, Foto: Edgar Ventosa)

Was eine Membran für die alkalische Wasserelektrolyse leisten muss
Für die alkalische Elektrolyse von Wasser werden zwei Elektroden in eine Lauge eingebracht; an einer entsteht Wasserstoff, an der anderen Sauerstoff. Die Elektroden sind durch eine Membran voneinander getrennt.

Strom fließt von der einen Elektrode zur anderen; gleichzeitig bewegen sich Ionen durch die Membran, um Konzentrationsunterschiede auszugleichen. Eine ideale Membran muss zwei Dinge gewährleisten: Sie muss undurchlässig für Gase sein, damit Sauerstoff und Wasserstoff sich nicht vermischen. Gleichzeitig sollte sie gut durchlässig für Ionen sein, um die Ausgleichsströme nicht zu behindern; das senkt den Energiebedarf bei der Wasserstoffherstellung. Die Bochumer Membran vereint die beiden Eigenschaften.

Bochumer Membran übertrifft Asbest und Produkte der Konkurrenz
Früher wurde Asbest als Membran verwendet. „Seit dem Verbot von Asbest als Gas-Separator in der Wasserelektrolyse kämpfen die Hersteller mit der Schwierigkeit, eine hochwertige Alternative zu finden", sagt Dr. Fabio La Mantia, Leiter der Nachwuchsgruppe „Semiconductors & Energy Conversion".

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Andere auf dem Markt verfügbare Membranen bieten entweder eine hohe Ionenleitfähigkeit oder eine gute Gasbarriere, aber nicht beides. Der Schlüssel zum Bochumer Erfolg war die Zusammenarbeit von La Mantia, Experte auf dem Gebiet der Batterieforschung, und Dr. Jelena Stojadinovic, Expertin für Wasserelektrolyse. „Wir haben Resultate aus der Batterieforschung auf das Gebiet der Wasserelektrolyse übertragen - ein Potenzial, das bislang brach lag", so La Mantia. „Unsere Gas-Separatoren übertreffen sowohl das gesundheitsgefährdende Asbest als auch die Produkte der Konkurrenz im Hinblick auf Ionenleitfähigkeit, Gasdichte, chemische, mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit sowie die Kosteneffizienz." Die Membran besteht aus einem neuen Kompositmaterial; dessen Zusammensetzung ist ein Betriebsgeheimnis des Bochumer Teams.

Im Januar 2015 belegten Stojadinovic und La Mantia beim „KUER-Wettbewerb" des NRW-Umweltministeriums den ersten Platz.

Weitere Informationen:
Dr. Fabio La Mantia
Nachwuchsgruppe „Semiconductors & Energy Conversion"
Fakultät für Biochemie und Chemie der Ruhr-Universität
44780 Bochum
E-Mail: fabio.lamantia@rub.de

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