Grüner Wasserstoff: TU Wien zeigt, wie Elektrolyse mit viel weniger Platin auskommt
Bipolarplatten in PEM-Elektrolyseuren werden mit Platin beschichtet. Laut TU Wien reichten im Test 24 statt der üblichen 200 Nanometer – das spart rund 88 Prozent Platin in der Schutzschicht.
Symbolbild · Foto: The wub / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 (zugeschnitten und skaliert)
Die PEM-Wasserelektrolyse gilt als Schlüsseltechnik für klimafreundlichen Wasserstoff, ist aber teuer. Ein Kostentreiber sind die sogenannten Bipolarplatten, die laut TU Wien bis zu 30 Prozent der Systemkosten ausmachen. Sie bestehen meist aus korrosionsbeständigem Titan, an dessen Oberfläche sich jedoch eine Oxidschicht bildet, die den Stromfluss behindert. Deshalb werden die Platten mit einer dünnen Platinschicht überzogen. Ein Team um Helmut Riedl-Tragenreif vom Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie hat systematisch untersucht, wie dick diese Schicht sein muss. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal ACS Applied Materials & Interfaces, die TU Wien stellte sie am 13. Oktober vor.
Ergebnis: Unter den getesteten Bedingungen genügte eine nur 24 Nanometer dünne Platinschicht. Eine Schicht von acht Nanometern zeigte dagegen nach der elektrochemischen Belastung größere Defekte, zudem gelangten deutlich mehr Titan- und Platinionen in den Elektrolyten. Im Vergleich zu den industriell üblichen 200 Nanometern ließen sich so rund 88 Prozent des Platins in der Schutzschicht einsparen.
„Heute verwendet man oft Platinschichten von mehreren hundert Nanometern Dicke. Unsere Ergebnisse zeigen, wie groß das Einsparungspotenzial hier ist“, sagt Riedl-Tragenreif. Entscheidend sei vor allem, ob in der Schicht mikroskopische Defekte entstehen – sie können eine Kettenreaktion auslösen, bei der das Titan oxidiert und die Beschichtung sich nach und nach ablöst. Welche Dicke optimal ist, hängt laut TU Wien auch von Herstellungstechnik und Gleichmäßigkeit der Beschichtung ab.