Wasserstoff gilt als vielseitiger Energiespeicher, der fossile Brennstoffe ersetzen kann. Besonders nachhaltig ist er, wenn er mittels Elektrolyse hergestellt wird: Dabei wird Wasser mithilfe von Strom in seine Bestandteile zerlegt. Wie das besonders effizient und mit stabilen Materialien bewerkstelligt werden kann, erforscht Dr. Felix Gunkel am Forschungszentrum in Jülich. Für seine Forschung erhöält Gunkel nun eine Förderung von zwei Millionen Euro für die kommenden fünf Jahre.
Damit der Prozess der klimafreundlichen Wasserelektrolyse funktioniert, braucht es Katalysatoren – Materialien, die Reaktionen beschleunigen und idealerweise nicht verbraucht werden. Besonders anspruchsvoll ist die sogenannte Sauerstoffentwicklungsreaktion (Oxygen Evolution Reaction, OER): Hier werden Wassermoleküle aufgebrochen, damit Sauerstoff freigesetzt wird – ein Schritt, der viel Energie erfordert. Wie hoch dieser Energiebedarf ist und wie lange ein Material dabei stabil und damit wirksam bleibt, hängt entscheidend von der Zusammensetzung und Struktur des Katalysators ab.
„Ich komme aus dem Forschungsbereich der Nanoelektronik, in dem wir gelernt haben, genau solche Materialien mit hoher Genauigkeit maßzuschneidern. Diese Methodik möchte ich nun auch auf Energiefragen übertragen,“ sagt Dr. Felix Gunkel. „Gerade für die Energiewende müssen wir neue und leistungsfähige Materialien entwickeln und dafür über Fachgrenzen hinwegdenken. Mit Scrambled Oxs nutzen wir unser Know-how, um neue Katalysatormaterialien für die Elektrolyse zu entwickeln.“
Dr. Felix Gunkel setzt in Scrambled Oxs auf bestimmte Oxide. In diesem Fall Verbindungen von Metallen mit Sauerstoff. Viele dieser komplexen Metalloxide, etwa Perowskite und Spinelle, sind vielversprechende Kandidaten und können sehr aktiv sein, wenn es darum geht, Sauerstoff im Rahmen der Elektrolyse freizusetzen. Allerdings altern sie zu schnell und verlieren in herkömmlicher Form schnell ihre Stabilität. Genau hier setzt das Projekt an.
„Um die Stabilität der Katalysatoren zu erhöhen, müssen wir die Prozesse, die beim Altern entscheidend sind, genauer verstehen und mit gezieltem Materialdesign gegensteuern,“ sagt Dr. Felix Gunkel.
Zum vollständigen Beitrag auf der Seite des Forschungszentrums.
