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Vielversprechende Konfiguration für direkte Meerwasser-Elektrolyse gefunden

09.07.2020

Die Arbeiten in MethFuel zur Demonstration der direkten Meerwasser-Elektrolyse im Labor sind einen wichtigen Schritt weiter.

Diese wichtigen Erkenntnisse wurden kürzlich veröffentlicht unter dem Titel "Efficient direct seawater electrolysers using selective alkaline NiFe-LDH as OER catalyst in asymmetric electrolyte feeds"

Die direkte Meerwasserelektrolyse steht vor grundlegenden katalytischen und verfahrenstechnischen Herausforderungen. Während es an der Wasserstoffelektrode zu leistungsverringernden Ablagerungen von z.B. Magnesiumhydroxid (Mg(OH)2) kommen kann, kann es besonders an der Sauerstoffelektrode zu ungewollten parasitären Nebenreaktionen kommen. Prominente Beispiele sind die Entstehung von Chlorgas bei niedrigem pH-Wert und die Bildung von Hypochlorit bei einem hohen pH-Wert. Um die Entstehung von hoch toxischem Chlorgas zu vermeiden, wird üblicherweise der pH-Wert des Meerwassers künstlich erhöht. Dazu werden in den heutigen Forschungsaktivitäten zur Meerwasserelektrolyse vorwiegend alkalische Zusätze wie Kaliumhydroxid genutzt.

Erste Tests an der TU-Berlin zeigten, dass die befürchtete Bildung von Hypochlorit mit den an der TU-Berlin entwickelten Katalysatormaterialien unterdrückt werden kann. Der Grund für die überraschend hohe Selektivität soll in einer Folgestudie genauer untersucht werden. Dennoch weisen die Untersuchungen im Labormaßstab darauf hin, dass es möglich ist die Technologie auch mit industrienahen Elektrolysezellpotentialen (~2.5 V) zu betreiben und so langfristig wettbewerbsfähige Wasserstoffproduktionsraten mit der Meerwasserelektrolyse zu erreichen.

Darüber hinaus zeigte die TU-Berlin eine vielversprechende Meerwasserelektrolyseur-Konfiguration mit asymmetrischer Elektrolytzuführung. Die Konfiguration zeichnet sich dadurch aus, dass an der Sauerstoffelektrode eine rein alkalische Elektrolytlösung und an der Wasserstoffelektrode (bislang künstliches) reines Meerwasser eingeleitet werden. Die Zellleistung konnte dadurch deutlich gesteigert werden. Basierend auf der innovativen Konfiguration, könnte zukünftig natürliches Meerwasser ohne weitere Zusätze direkt genutzt werden, was zum Beispiel auf Offshore Plattformen von entscheidendem Vorteil ist.

Gesamtkoordination:

MTU Friedrichshafen GmbH
Maybachplatz 1
88045 Friedrichshafen

 

DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut
des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)

Engler-Bunte-Ring 1
76131 Karlsruhe