Neue Nanomaterialien für grünen Wasserstoff

Mit neuen Nanomaterialien für grünen Wasserstoff kann dessen Erzeugung künftig kostengünstiger und ressourcenschonender erfolgen. Dafür hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem europäischen Kooperationsprojekt Fortschritte erzielt. Wie die BAM mitteilte, ermöglichten die Forschungsergebnisse, die heute noch sehr teuren Materialien für Elektrokatalysatoren künftig günstiger zu produzieren.

Bei der Gewinnung, der Speicherung und dem Transport von nachhaltiger Energie kommen Nanomaterialien zum Einsatz. Beispiele dafür sind Solarzellen, die Hochleistungselektrotechnik, Batterien sowie die Erzeugung von Wasserstoff mittels der Elektrolyse. Materialien in extrem dünnen Lagen von weniger als 100 Nanometer beschichteten dafür Oberflächen. Aufgrund ihrer Struktur und weil sie teils aus mehreren Komponenten bestehen, sei es bislang sehr schwierig, diese Hochleistungsmaterialien mit Messmethoden zu erfassen. Außerdem sei es anspruchsvoll, sie chemisch-physikalisch zu bewerten und auf dieser Basis ihre Leistungsfähigkeit zu optimieren.

Dieser Aspekt stand im Mittelpunkt des Projekts „Hybrid metrology for thin films in energy applications“ (HyMet). An diesen Vorhaben waren neben der BAM 17 weitere Forschungsinstitute, Universitäten und Unternehmen aus sieben Ländern beteiligt. Ziel des Projekts sei es dabei gewesen, neue Messtechnologien für nanostrukturierte Materialien zu entwickeln.

Förderungen erhielt das Projekt ferner aus dem EMPIR-Programm der Europäischen Union und durch die Europäische Vereinigung nationaler Metrologieinstitute.

Effizienter Einsatz von teurem Iridium

Im Fokus standen für die BAM, in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Untersuchungen an Elektrokatalysatoren, mit denen aus Strom grüner Wasserstoff erzeugt werden kann. Dabei werden typischerweise Katalysatoren auf Basis des Metalls Iridium verwendet – ein sehr seltenes und teures Element.

Durch moderne Verfahren der Elektronenmikroskopie und der Spektroskopie gelang es, das Material so zu optimieren, dass es künftig effizienter eingesetzt werden kann. „Mit unseren Erkenntnissen wird es in Zukunft möglich sein, kostengünstigere, langlebigere und zugleich effizientere Elektrokatalysatoren zu entwickeln“, so Dr. Andreas Hertwig, der die Projektbeteiligung der BAM verantwortete.

„Mit den Ergebnissen aus HyMet“, so BAM-Präsident Prof. Dr. Ulrich Panne, „leistet die BAM einen weiteren wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende und für den Weg hin zu einer Wasserstoffwirtschaft, die sicher ist und in die Menschen vertrauen können.“

Die BAM forscht seit langem zu modernen Wasserstofftechnologien. Im September 2020 hat sie ihre Expertise auf dem Gebiet zu einem Kompetenzzentrum H2Safety@BAM gebündelt, um die Wasserstoffstrategien der Bundesregierung und der EU optimal zu unterstützen.

7.12.2020 | Quelle: BAM
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