Forscher verwandeln Meerwasser in Wasserstoff

Umweg über Süßwasser wird künftig überflüssig - Elektroden mit Chrom(III)-oxid beschichtet

Steilküste: Meerwasser lässt sich direkt in Wasserstoff umwandeln (Foto: Anja, pixabay.com)

Adelaide/Tianji/Nakai/Kent (pte011/02.02.2023/12:30) - Forscher der Universitäten Adelaide ( https://www.adelaide.edu.au ), Tianjin ( https://www.tju.edu.cn/english/ ), Nankai ( https://en.nankai.edu.cn ) sowie der Kent State University ( https://www.kent.edu/ ) spalten Meerwasser auf, um es in Wasserstoff umzuwandeln. Dies galt bisher als fast unmöglich, denn das Salz zerstört binnen kürzester Zeit die Elektroden, mit denen der Solarstrom in das Wasser geleitet wird. Werden sie allerdings mit kostengünstiger Lewis-Säure überzogen, halten sie den Angriffen des Salzes über ausreichend lange Zeit stand. Zu dieser Stoffgruppe zählen unter anderem Eisen(III)-chlorid, Bortrifluorid und CO2. Die Experten entschieden sich allerdings für Chrom(III)-oxid (Cr2O3).

Lewis-Säure verhindert Korrosion

Bei Cr2O3 handelt es sich um ein weitverbreitetes Beschichtungsmaterial für Anwendungen insbesondere in der Druck- und Papierindustrie, der Pumpen- und Textilwirtschaft sowie für mechanische Dichtungssysteme. Der so hergestellte Wasserstoff könnte exportiert werden, auch in Regionen, die weder von der Sonne verwöhnt noch ausreichend mit elektrischer Energie versorgt werden, heißt es. Dort könnte in Brennstoffzellen Strom erzeugt werden. Der dabei entstehende Wasserdampf ließe sich kondensieren und die Versorgung mit Trinkwasser verbessern oder erst ermöglichen.

Ein typischer Katalysator in einem Elektrolyseur besteht laut den Wissenschaftlern aus Kobaltoxid mit einem Chromoxid-Überzug. Meerwasser würde diesen durch Erosion durch Chlorionen ruinieren oder sie mit unlöslichen Ablagerungen von Magnesium und Kalzium blockieren, sodass kein Strom mehr fließen kann. Beides wird durch die Lewis-Säure verhindert, so das Team.

Fast so effektiv wie mit Süßwasser

"Wir haben mithilfe eines solchen Katalysators in einem kommerziellen Elektrolyseur Meerwasser mit einer Effizienz von fast 100 Prozent in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten", sagt Shizhang Qiao, Chemieingenieur an der University of Adelaide. Bei der Elektrolyse von Süßwasser unter Einsatz eines weit teureren Katalysators aus Platin und Iridium werde kaum weniger Wasserstoff erzeugt, so Assistenzprofessor Yau Zheng, Materialwissenschaftler an der gleichen Hochschule.

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