Leistungsstarke AEM-Elektrolyse ohne Platingruppenmetalle

Eine neue wissenschaftliche Publikation im Journal of Power Sources zeigt das Potenzial galvanisch abgeschiedener Nickel-Schwefel-Kathoden auf Edelstahlvlies.

Grüner Wasserstoff braucht Elektrolyseure, die hohe Leistung mit skalierbaren und kostengünstigen Materialien verbinden. Eine neue Publikation von Forschenden des ZBT, des fem Forschungsinstituts, der Ruhr-Universität Bochum (Lehrstuhl Carbon Sources and Conversion, Fakultät für Chemie und Biochemie) und Fraunhofer UMSICHT stellt dafür einen vielversprechenden Ansatz für die Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyse vor. Erstautorin ist Miriam Hesse, deren Promotion am ZBT kurz vor dem Abschluss steht.

Nickel-Schwefel-Kathoden erreichen hohe Stromdichten

Das Forschungsteam hat eine katalytisch aktive Nickel-Schwefel-Schicht direkt auf ein poröses Edelstahlvlies aufgebracht. Die so hergestellten Kathoden kommen ohne Platingruppenmetalle aus und erreichten in der AEM-Elektrolyse eine Stromdichte von 2,5 Ampere pro Quadratzentimeter bei 2,0 Volt.

Die galvanische Abscheidung verbindet die Herstellung des Katalysators und seine Integration in die poröse Elektrode in einem Prozessschritt. Messungen zeigen zudem geringe Ladungsübertragungsverluste und einen guten elektrischen Kontakt zwischen Katalysatorschicht und Träger.

Während des Betriebs verändert sich die Oberfläche der Kathode: Schwefel wird teilweise herausgelöst, während sich nickelreiche Oxid- und Hydroxidstrukturen bilden. Die Untersuchungen deuten darauf hin, dass diese Umstrukturierung nicht mit einer einfachen, irreversiblen Schädigung der Kathode gleichzusetzen ist.

Wissenschaftlerin Miriam Hesse an einem Elektrolyseteststand im ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik, wo sie elektrochemische Komponenten untersucht

Wissenschaftliche Publikation frei zugänglich

Die Ergebnisse sind in der Open-Access-Publikation „Electrodeposited Ni–S Cathodes on Stainless Steel Nonwovens for PGM-Free Anion Exchange Membrane Water Electrolysis at High Current Density“ veröffentlicht. Der Artikel erscheint im Journal of Power Sources, Volume 690, am 30. Oktober 2026 unter der Artikelnummer 240732 und ist online verfügbar.

Kontakt

Miriam Hesse

+49 203 7598-3131

m.hesse@zbt.de

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