Wasserstoff effizienter gewinnen
Um Energie zu speichern und Treibstoffe zu gewinnen, kann man Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten. Forscher um Bernhard Klötzer vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck haben gemeinsam mit Kollegen an der TU Wien nun in Berlin überraschende Effekte entdeckt, die eine deutlich effizientere Hochtemperatur-Elektrolyse in einer Festoxid-Zelle ermöglichen.
Mithilfe dieser Apparatur (BESSY) des Fritz-Haber-Instituts in Berlin-Adlershof haben die Forscher ihre Entdeckung gemacht – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft
Auf den ersten Blick sieht es ganz einfach aus: Man trennt Wasser durch die Kombination überschüssiger elektrischer und thermischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff. Den Wasserstoff kann man dann speichern, um später daraus mit Hilfe einer Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) den passenden Energiemix zurückzugewinnen. Doch wenn man dieses Prinzip der wärmeunterstützten Wasser-Elektrolyse in der Praxis effizient ablaufen lassen möchte, braucht man Hochtemperatur-stabile Elektrokatalysatoren, an denen komplizierte chemische Vorgänge ablaufen.
Die Innsbrucker Chemiker um Bernhard Klötzer arbeiten im Rahmen des vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF finanzierten Spezialforschungsbereichs Functional Oxide Surfaces and Interfaces (FOXSI) mit den Elektrochemikern um Alexander Opitz und Andreas Nenning an der TU Wien zusammen. Diese beschäftigen sich mit sogenannten Perowskit-Elektroden, die aus Sauerstoff, Lanthan, Strontium und Eisen aufgebaut sind.
Gemeinsam haben die Forscher nun entdeckt, dass sich diese Elektroden bei der Hochtemperatur-Elektrolyse ganz untypisch verhalten, wodurch Wasserstoff viel effizienter produziert werden kann als sonst. Möglich wurde diese Entdeckung, indem die Forscher das Material an der Synchrotron-Anlage BESSY in Berlin-Adlershof mit Hilfe von Röntgenstrahlung beobachtet und so direkt während der chemischen Reaktion in Echtzeit analysiert haben. „Wir kooperieren schon seit Jahren mit den Kollegen am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin, von denen die geeignete Beamline bei BESSY betrieben wird“, erzählt Klötzer. Der Chemiker hat die Messungen mit dem neuen Wiener SOEC-Modell für eine Festoxid-Elektrolysezelle geplant und dessen Einsatz bei BESSY experimentell realisiert.