Kurzbericht/Eingehende Darstellung zum Teilprojekt "Elektroden für reversible Zn-Gaserzeugungszellen" im Projekt "Zn-H2: Wasserstoffspeicherung mittels reversibler Zink-Gaserzeugungszellen"

Abstract

Für das Verbundprojekt Zn-H2 wurde ein Messprotokoll zur realitätsnahen Bewertung bifunktioneller Elektroden im zyklischen Betrieb entwickelt und mehrfach optimiert. Die Untersuchungen bestätigten grundsätzlich die Eignung von Raney-Nickel-Elektroden für dieses Zellkonzept. Insbesondere dünne Raney-Nickel-Schichten zeigten eine hohe Zyklenstabilität sowie kurze Umpolarisierungszeiten. Für die Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) wurde eine mittlere Degradationsrate von 20,1 µV/min bestimmt. Gleichzeitig verringerte sich die Überspannung der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), entsprechend einer mittleren Degradationsrate von −10,5 µV/min. Zudem wurden kostengünstige Elektroden auf Basis nickelbeschichteter Stahlbleche entwickelt. Die beste Performance zeigte eine Beschichtung mit Nickel-Vale-255-Pulver, einem länglichen Nickelpulver mit rauer Oberfläche. Unter Bedingungen von zinkgesättigter 30 Gew.-% KOH bei 30 °C und alternierender Belastung von ±10 mA/cm² erreichten diese Elektroden nach 500 Zyklen beziehungsweise rund 50 Betriebsstunden eine HER-Überspannung von −178 mV sowie eine OER-Überspannung von 195 mV. Die mittleren Degradationsraten betrugen dabei −157 µV/Zyklus für die HER und −29 µV/Zyklus für die OER.