Een team van deTechnische Universiteit Berlijn (TU Berlin),HZB,IMTEK (Universiteit van Freiburg), EnSiemens Energieheeft een zeer efficiënteAnionenuitwisselingsmembraan (AEM)elektrolyzer, waarvan de prestaties vergelijkbaar zijn met die van bestaandeProtonenuitwisselingsmembraan (PEM)elektrolyzersWat deze prestatie opmerkelijk maakt, is het gebruik van goedkopenikkelverbindingenals anodekatalysator, ter vervanging van de dure en zeldzameiridiumtraditioneel gebruikt in PEM-elektrolyzers.
BijBESSY-IIhet team was in staat omoperand metingenom de katalytische processen grondig te verduidelijken. Een theoretisch team van deLUISEnSingaporeconsistente moleculaire beschrijvingen verstrekt. InFreiburgwerd een prototypecel getest met behulp van een nieuw coatingproces.
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschriftNatuur Katalyse.
Waterstof zal een belangrijke rol spelen in toekomstige energiesystemen, en zal dienen als energieopslagmedium, brandstof en waardevolle grondstof voor de chemische industrie. Wanneer het wordt gegenereerd uitzonne-ofwindenergie, waterstof kan worden geproduceerd doorwaterelektrolysemet minimale klimaatimpact. Momenteel is de opschaling van degroene waterstofeconomiewordt gedomineerd door twee systemen:Proton Exchange Membrane (PEM) elektrolyseen klassiekvloeibare alkalische elektrolyse (ALK). DeAEM-elektrolysercombineert de voordelen van beide systemen, zoals het niet nodig hebben van zeldzame edelmetalen zoalsiridium.
Het gezamenlijke onderzoeksteam heeft nu hun eersteAEM-elektrolyser, met een waterstofproductie-efficiëntie die bijna net zo hoog is als die vanPEM-elektrolysersIn plaats van het gebruiken vaniridium, ze hebben ingezetnikkelEnijzer,kobalt, ofmangaanhydroxidenen ontwikkelde een methode om ze direct op deanionenuitwisselingsmembraan.
Tijdens het elektrolyseproces kon het teamoperand metingenbij deBESSY II synchrotronstralingbronbijLiXEdrominBerlijn. Theoretische teams vanSingaporeen deLUIShielp de experimentele gegevens te verklaren.
ProfessorPeter Strasservan deTechnische Universiteit Berlijnuitgelegd,
“Hierdoor konden we de relevante katalytische processen op het met katalysator bedekte membraan verduidelijken, met name de faseovergang van de katalytisch inactieveα-fasenaar de zeer actieveα-faseen de rol van verschillendeO-ligandenEnNi4-centrain katalyse.”
“Het is ditgamma-fasewaardoor onze katalysator concurrerend is met de huidige stand van de techniekkatalysatoren op basis van iridium. Ons werk toont belangrijke katalytische overeenkomsten metiridiummaar onthult ook enkele verrassende moleculaire verschillen.”
“Daarom vergroot dit onderzoek aanzienlijk ons begrip van de fundamentele katalytische mechanismen van nieuweElektrodematerialen op nikkelbasisBovendien is de nieuw ontwikkeldemembraan elektrode coating methodetoont uitstekende schaalbaarheid. De eerste volledig functionele laboratoriumunit is al getest bijBEDANKTDit werk legt de basis voor verdere industriële evaluatie en toont aan datAEM waterelektrolyserskan ook zeer efficiënt zijn.”
