Die alkalische Wasserelektrolyse ist einer der ausgereiftesten Wege zur Herstellung von dekarbonisiertem Wasserstoff aus erneuerbarem Strom. Dabei wird Wasser in Wasserstoff (an der Kathode) und Sauerstoff (an der Anode) in einem konzentrierten alkalischen Elektrolyten (in der Regel eine Kalilauge-Lösung, KOH) mithilfe metallischer Elektroden (insbesondere Nickel, in Form von Gittern oder Schäumen) gespalten.

Diese im industriellen Maßstab bewährte Technologie steht noch vor mehreren Herausforderungen, um die großflächige Kopplung mit intermittierenden erneuerbaren Energiequellen (Solar, Wind) zu unterstützen: Materialbeständigkeit in konzentrierten alkalischen Medien, Beherrschung häufiger Start-/Stopp-Zyklen sowie Systemsicherheit.

Management des Gas-Crossovers während Stand-by-Phasen

Eine der zentralen Herausforderungen der alkalischen Elektrolyse in Kombination mit intermittierenden Energiequellen ist das Management des Gas-Crossovers (H₂/O₂-Vermischung) während Stand-by-Phasen, wenn die Stromversorgung unterbrochen ist oder schwankt. Materia Nova entwickelt eine Kompetenz im Bereich selektiver Passivierungsbeschichtungen, die auf metallischen Gitterelektroden abgeschieden werden und die elektrochemische Reaktion lokal an einer gezielten Stelle der Elektrode blockieren, ohne die Leitfähigkeit oder die Gasdurchlässigkeit des Gesamtsystems zu beeinträchtigen.

Dieser Ansatz stützt sich auf unsere bewährten Abscheidetechnologien (Sol-Gel, Sprühpyrolyse, Sputtern, PECVD) sowie auf unsere Möglichkeiten zur Charakterisierung der chemischen Beständigkeit und der Gasdurchlässigkeit.

Katalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER)

Die Leistungsfähigkeit der alkalischen Elektrolyse hängt maßgeblich von der Kinetik der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an der Anode ab – ein Schritt, der als zentraler Engpass des Sektors gilt. Materia Nova verfügt über patentierte Katalysatoren, die ursprünglich im Rahmen unserer Arbeiten zur Elektrooxidation von Schadstoffen in wässriger Lösung entwickelt wurden und auch für diese Reaktion eine hervorragende Aktivität zeigen — was direkte Anwendungsperspektiven zur Verbesserung der Leistung alkalischer Elektrolyseure eröffnet.

Unser Know-how in der Elektroabscheidung erstreckt sich zudem auf die Synthese von Elektrokatalysatoren für andere wässrige Verfahren, insbesondere die Elektrooxidation von Schadstoffen in wässrigen Abwässern (gekoppelt mit der Ko-Produktion von H₂) sowie die Elektroreduktion von CO₂ zur Valorisierung in e-Moleküle.

Unsere zugehörigen Kompetenzen

  • Abscheidung funktioneller Schichten: Sol-Gel, Sprühpyrolyse (AACVD), PVD, PECVD, Elektroabscheidung
  • Charakterisierung der chemischen Beständigkeit in konzentrierten alkalischen Medien
  • Charakterisierung der Gasdurchlässigkeit

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