Nickelfaser-Elektrode erzeugt mehr Wasserstoff

So sieht die Nickelfaser-Elektrode vergrößert aus (Foto: Wiley Lab, duke.edu)

Durham (pte003/28.05.2020/06:05) - Forscher der Duke University http://duke.edu haben neuartige Elektroden entwickelt, mit der sich die Ausbeute an Wasserstoff bei der Elektrolyse erhöhen lässt. Das Team um Ben Wiley stellt gleich drei Varianten vor, die alle eins gemeinsam haben: Ihre Struktur ähnelt der eines Schwammes. Das erhöht die Oberfläche und damit den Kontakt zum Wasser, das mithilfe von elektrischem Strom in seine Bestandteile aufgespalten wird.

Nickelfasern schneiden optimal ab

Die erste Elektrode besteht aus Nickelschaum, die zweite aus einem Geflecht von Nickel-Mikrofasern und die dritte aus Nanofasern mit einer Kupfer-Nickel-Legierung. Die Kupfer-Nickel-Elektrode produzierte anfangs deutlich mehr Wasserstoff als eine konventionelle, etwa aus Graphit. Doch nach kurzer Zeit sank die Produktionsrate deutlich ab, weil der Schwamm voller Wasserstoffbläschen war, die den Kontakt zwischen Strom und Wasser behinderten.

Die Elektrode aus Nickelschaum ließ die Gasbläschen am besten entweichen. Weil die innere Oberfläche jedoch kleiner war als die der anderen Elektroden, fiel auch sie durchs Raster. Am besten schnitt in allen Belangen die Elektrode aus Nickelfasern ab, obwohl sie nicht die größte innere Oberfläche aufzuweisen hatte. Sie ist 50 Mal produktiver als Elektrolyseure, die mit konventionellen Elektroden ausgestattet sind, sagt Wiley.

Rohstoff Erdgas hat bald ausgedient

Weltweit wird Wasserstoff im Milliarden-Kubikmeter-Maßstab produziert. Ausgangsmaterial ist meist Erdgas (Methan), weil es damit am billigsten ist. Mit jeder Tonne Wasserstoff, die auf diese Weise hergestellt wird, werden neun bis zwölf Tonnen CO2 freigesetzt. Das liegt zum einen daran, dass der Kohlenstoff, der im Erdgas steckt, oxidiert wird, zum anderen am hohen Energiebedarf für die Herstellung von bis zu 1.000 Grad Celsius heißem Wasserdampf, der für die Gewinnung des Wasserstoffs benötigt wird.

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