Forscher entdecken effiziente neue Methode zur Wasserstoffgewinnung aus Wasser für die Energieversorgung

Nun hat ein Forschungsteam unter der Leitung, Professor für Energie-, Umwelt- und Chemietechnik an der McKelvey School of Engineering der Washington University in St. Louis, einen neuen Katalysator entwickelt, der dazu beitragen könnte, diese Hindernisse zu überwinden.

Das Team entwickelte einen Heterostruktur-Katalysator für einen Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyseur (AEMWE), ein System, das erneuerbare Elektrizität nutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

Durch die Kombination zweier Phosphid-Materialien entwarfen die Forscher einen Katalysator, der Wasserstoff effizient erzeugt, ohne auf kostspielige platinbasierte Materialien zurückzugreifen, was den Preis für die Produktion könnte. Günstigere Katalysatoren könnten Energie speichern. Das Team für Katalysatoren, die abhängen.

Moegliche Anwendungen

Ihr Ansatz konzentriert sich darauf, Elektrizität aus Sonnenlicht, Wind oder Wasser zu nutzen, um Wasserstoff aus Wasser zu trennen und erneuerbare Energie in einen speicherbaren und später nutzbaren Kraftstoff umzuwandeln. „Der Übergang ein sehr wünschenswerter Weg, um Energie für verschiedene Anwendungen zu speichern", sagte Wu.

Wasserstoff selbst kann als Energieträger genutzt werden und ist für verschiedene chemische Industriezweige sowie Fertigungsprozesse die Wasserstoffgewinnung: Das Team kombinierte Rheniumphosphid (Re₂P) mit Molybdänphosphid (MoP), um einen Kompositkatalysator zu bilden, dessen Komponenten synergistisch wirken, um die Wasserstoffproduktion zu steigern.

Rhenium unterstützt die Adsorption und Desorption, während Molybdän die Wasserspaltung beschleunigt, wodurch Protonen im alkalischen Elektrolyten bereitgestellt werden. Wenn der Katalysator mit einer Nickel-Eisen-Anode kombiniert wurde, übertraf die resultierende Kathode nicht nur eine führende Kathode aus anderen Materialien, sondern auch einen Benchmark aus Edelmetallen (PGM).

Die Forscher zeigten zudem, dass der

Die Forscher zeigten zudem, dass der Katalysator bei industriellen Stromdichten von 1 und 2 Ampere pro Quadratzentimeter über mehr als 1. stabil läuft.

Wu betonte, dass dies ihn zu einer der langlebigsten platinfreien Kathoden für Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyseure macht. „Unsere Ergebnisse ermöglichen es uns, die entscheidende Bedeutung der gezielten Gestaltung des Wasserstoffbrücken-Netzwerks an der Grenzfläche zwischen Katalysator und Elektrolyt für die Entwicklung hocheffizienter und kostengünstiger AEMWEs zu erklären", sagte Wu. „Unser Katalysator wies im untersuchten Potentialbereich den geringsten Widerstand auf, was auf die schnellste Wasserstoffadsorptionskinetik unter den untersuchten Katalysatoren hindeutet.

Die neu erreichten Leistungs- und Haltbarkeitsparameter machen unseren Katalysator zu einem der vielversprechendsten Membran-Elektroden-Ensembles für praktische Anionenaustausch-Membran-Wasser-Elektrolyseure." Die Experimente wurden im Labormaßstab durchgeführt; das Team plant nun, zu untersuchen, ob der Kathode auch im industriellen Maßstab eingesetzt werden kann.

Quelle: „Designing a Dry Cathode via Hydrogen-Bond Network Regulation at Phosphide Heterostructure/Electrolyte Interfaces for Alkaline Water Electrolysis", Yu Li, Chun-Wai Chang, Mingxuan Qiao, Zhenxing Feng, Chaochao Dun, Wan-Lu Li und Gang Wu, 7. April 2026, Journal of the American Chemical Society. DOI: 10.1021/jacs.6c02768 Diese Arbeit wurde finanziell unterstützt durch den Start-up-Fonds Washington University in St.