Eine der größten Herausforderungen für die elektrochemische Wasserspaltung ist die sogenannte Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER). Die OER ist eine träge Reaktion, die Wassermoleküle in ihre Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Die OER kann man durch den Einsatz von bestimmten Edelmetallen aber beschleunigen. Jedoch sind die Metalle selten und dadurch teuer, und die Beschleunigung der Reaktion kostet zusätzliche Energie durch den Aufbau einer sogenannten Überspannung.

Dieser Problematik hat sich ein Forschungsteam, bestehend aus Mitgliedern diverser chinesischer Forschungseinrichtungen und unter Federführung von Francesco Ciucci, Professor am Lehrstuhl für Elektrodendesign für elektrochemische Energiesysteme an der Universität Bayreuth, angenommen. Es entwickelte eine innovative elektrochemische Wasserspaltung, in der einzelne Atome des Edelmetalls Iridium als Reaktionsbeschleuniger mit Dimethylimidazol und Kobalteisenhydroxid gekoppelt sind. Die wesentliche Innovation liegt in der geometrischen Anordnung der Komponenten. Die aneinander gekoppelten Bestandteile dieser Iridium-Verbindung befinden sich nicht auf derselben Ebene, sondern sind geometrisch verteilt, um die Leistung und Effizienz zu optimieren.

Dieser innovative Ansatz erhöht die OER-Aktivität erheblich und weist darüber hinaus eine sehr geringe Überspannung auf. Zudem reduziert er den Edelmetallverbrauch, weil man nur einzelne Iridiumatome verwendet. Das soll sich auch positiv auf die Stabilität der Beschleunigungsreaktion auswirken.

„Unsere Studie ist ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung effizienter, kostengünstiger OER-Beschleunigung für eine nachhaltige Wasserstoffproduktion. Durch die Überwindung des Schlüsselproblems der derzeitigen Technologie hat unser Ergebnis das Potenzial, den globalen Übergang zu sauberen Energielösungen voranzutreiben“, sagt Francesco Ciucci.

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