Verbundvorhaben: H2Giga_QT1.1: Projektverbund zur optimierten Materialentwicklung für die technische H2-Erzeugung durch verbesserte Sauerstoffelektroden; Teilvorhaben: Aktivierung und Testung komplex strukturierter Netze als OER-Katalysatoren & Teilprojekt 10 : Leitprojekt H2Giga

Abstract

TP15: Aufbauend auf dem „Zero-Gap“-Design und dem „Catalyst-Coated-Substrate“-Ansatz ermöglichen katalytisch aktive Netze eine Kombination aus effizientem Stofftransport und elektrochemischer Umsetzung, wodurch Kontaktverluste minimiert und hohe Stromdichten erzielt werden. Neben einfachen 2D-Netzstrukturen kommen auch komplex gestrickte 3D-Strukturen zum Einsatz, die eine erhöhte Katalysatormenge sowie eine gezielte Beeinflussung des Mehrphasenstofftransports ermöglichen. Im Teilprojekt werden solche Netze eingesetzt, um aktive OER-Katalysatorstrukturen zu erzeugen, wobei nickelbasierte Materialien verwendet werden. Zur Aktivierung werden die galvanische Abscheidung von Nickel sowie die Ausbildung aktiver NiOOH-Spezies durch kathodische Behandlung verfolgt. TP10: Das Projekt PrometH2eus verfolgte das Ziel, Ni-basierte Elektroden für die alkalische Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) auf einem systematischen und anwendungsorientierten Weg (weiter) zu entwickeln – von der akademischen Innovation bis zur praktischen Umsetzung. Im Fokus stand das gezielte Verständnis entscheidender Materialeigenschaften, wodurch die Überspannung gesenkt und die Lebensdauer der Katalysatoren verbessert werden sollte. Parallel wurden moderne operando-Analytikmethoden weiterentwickelt, die auch unter realen Betriebsparametern wie erhöhte Temperaturen und höhere Stromdichten Ihre Funktion nicht einbüßten. Durch die Optimierung von Synthese- und Hochskalierungsverfahren sollten großflächige Elektroden hergestellt und unter technisch relevanten Laborbedingungen getestet werden. Zudem sollte ein systematisches Vorgehen erarbeitet werden, das die Übertragbarkeit der im Labormaßstab entwickelten Katalysatoren auf technische Anwendungen ermöglicht. Schließlich sollte im Verbundprojekt die Langzeittestung mindestens einer Prototyp-Elektrode erfolgen, bei der mindestens 80 % der im Labor erzielten Leistung erreicht wird.