Alkalische Wasserelektrolyse
Die alkalische Wasserelektrolyse ist einer der technologisch ausgereiftesten Wege zur Herstellung von CO₂-armem Wasserstoff aus erneuerbarem Strom. Dabei wird Wasser in Wasserstoff (an der Kathode) und Sauerstoff (an der Anode) aufgespalten, und zwar in einem konzentrierten alkalischen Elektrolyten (typischerweise einer Kalilauge, KOH) unter Verwendung metallischer Elektroden (insbesondere Nickel in Form von Gittern oder Schäumen).
Diese im industriellen Maßstab bewährte Technologie steht jedoch weiterhin vor mehreren Herausforderungen, um die großflächige Kopplung mit intermittierenden erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie zu ermöglichen. Dazu gehören die Beständigkeit der Materialien in hochkonzentrierten alkalischen Medien, das Management häufiger Start- und Stoppzyklen sowie die Sicherheit des Gesamtsystems.
Kontrolle des Gas-Crossovers während Standby-Phasen
Eine der größten Herausforderungen der alkalischen Elektrolyse in Verbindung mit intermittierenden Energiequellen ist die Kontrolle des Gas-Crossovers (H₂/O₂-Vermischung) während Standby-Phasen, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird oder Schwankungen aufweist. Materia Nova entwickelt Kompetenzen im Bereich selektiver Passivierungsbeschichtungen, die auf metallischen Gitterelektroden abgeschieden werden. Diese ermöglichen es, die elektrochemische Reaktion lokal an gezielten Bereichen der Elektrode zu blockieren, ohne die Leitfähigkeit oder die gesamte Gasdurchlässigkeit des Systems zu beeinträchtigen.
Dieser Ansatz basiert auf unseren bewährten Beschichtungstechnologien (Sol-Gel, Sprühpyrolyse, Sputtern und PECVD) sowie auf unseren Möglichkeiten zur Charakterisierung der chemischen Beständigkeit und der Gasdurchlässigkeit.
Katalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER)
Die Leistungsfähigkeit der alkalischen Elektrolyse hängt wesentlich von der Kinetik der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an der Anode ab. Diese gilt als einer der zentralen technologischen Engpässe in diesem Sektor. Materia Nova verfügt über patentierte Katalysatoren, die ursprünglich im Rahmen unserer Arbeiten zur elektrochemischen Oxidation von Schadstoffen in wässrigen Lösungen entwickelt wurden. Diese Katalysatoren zeigen eine hervorragende Aktivität für die OER und eröffnen damit vielversprechende Perspektiven für die direkte Verbesserung der Leistung alkalischer Elektrolyseure.
Unser Know-how in der Elektroabscheidung erstreckt sich zudem auf die Synthese von Elektrokatalysatoren für weitere elektrochemische Prozesse in wässrigen Medien, insbesondere die elektrochemische Oxidation von Schadstoffen in Abwässern (gekoppelt mit der gleichzeitigen Produktion von H₂) sowie die elektrochemische Reduktion von CO₂ zur Umwandlung in wertschöpfende E-Moleküle.
Unsere zugehörigen Kompetenzen und Anlagen
- Abscheidung funktionaler Schichten: Sol-Gel, Sprühpyrolyse (AACVD), PVD, PECVD, Elektroabscheidung
- Charakterisierung der chemischen Beständigkeit in konzentrierten alkalischen Medien
- Charakterisierung der Gasdurchlässigkeit
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