ELECSO

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ELECSO: Signifikante Erhöhung des Elektrolysewirkungsgrades durch Elektroden-Oberflächen-Optimierung
(Elec_trolyser-S_urface-O_ptimization - ELECSO)

(Arbeitspakete: Laserinduzierte Beschichtung von Elektrodenoberflächen mit Katalysatormaterialien und Beschichtung von Oberflächen mit hydrophilen und hydrophoben Materialien)

Verbundprojektkoordination
Technische Universität Dresden - Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik (TUD-WKET)

Kurzbeschreibung

Alle heute am Markt verfügbaren Elektrolyseure benötigen für ihren Betrieb sehr sauberes Wasser (Deionat oder Dampf), um langzeitstabil mit hohem Wirkungsgrad zu arbeiten. Die Degradation der Elektroden durch Korrosion bzw. Verunreinigungen aus dem Wasser führt zu einer schnellen Reduzierung des Wirkungsgrades bis zum Versagen des Elektrolyseurs. Daraus ergeben sich zwei Zielstellungen für die Weiterentwicklung der Elektroden:

• Erhöhung der Effizienz der Elektroden: Durch den Einsatz laserbasierter Oberflächenstrukturierung wird die zur Verfügung stehende reaktive Oberfläche geometrisch deutlich vergrößert. Gleichzeitig wird die Ablösung der Produktgase H2 und O2, die als Blasen einen Teil der Anoden- und Kathodenfläche bedecken und dadurch die reaktive Oberfläche temporär blockieren, signifikant verbessert. Im Ergebnis wird die Produktionsrate des Elektrolyseurs deutlich erhöht.
• Die Erhöhung der Robustheit der Elektroden gegenüber Korrosion und Verunreinigungen im Wasser: Durch den Einsatz laserbasierter Oberflächenbeschichtungsmethoden durch PLD (Pulsed Laser Deposition) können Elektrodenwerkstoffe schnell und effizient mit verschiedenartigsten katalytisch wirksamen Werkstoffkombinationen beschichtet werden.

Der fertigungstechnisch komplizierte und langwierige Prozess der klassischen chemischen Legierungsherstellung mit anschließendem Auftrag auf die Elektrode entfällt dadurch. Darüber hinaus ermöglicht das PLD-Verfahren auch Werkstoffkombinationen aus Legierungsbestandteilen zu erzeugen, die nach herkömmlichen Verfahren nur sehr aufwendigen erzeugt werden können. Des Weiteren ist das PLD-Verfahren prädestiniert, beliebige Schichtstrukturen aus unterschiedlichen Werkstoffen aufzubauen. So können neuartige Oberflächenstrukturen aufgebaut und untersucht werden. Ziel ist es, korrosionsresistentere Materialzusammensetzungen und Schichtstrukturen zu entwickeln.