Ein Forschungsteam des Korea Institute of Energy Technology hat ein neuartiges duales Elektrodensystem für die Meerwasserelektrolyse entwickelt, das das langjährige Problem der Ablagerungen bei der Meerwasserelektrolyse erfolgreich löst. Durch den alternierenden Einsatz von zwei Elektroden ermöglicht das System die kontinuierliche Wasserstoffproduktion und eine Selbstreinigung der Elektroden. Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Chemical Engineering Journal“ veröffentlicht.
Die Wasserelektrolysetechnologie erzeugt Wasserstoff durch die Zersetzung von Wasser. Als saubere Energiequelle steht Wasserstoff angesichts der globalen Süßwasserknappheit im Fokus. Die Meerwasserelektrolyse gilt als vielversprechende Alternative. Die in Meerwasser enthaltenen Magnesium- und Calciumionen bilden jedoch Ablagerungen, die sich auf der Elektrodenoberfläche ansammeln, was zu einem Effizienzverlust führt und die Reinigung erschwert. Dies behindert die kontinuierliche Wasserstoffproduktion.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, hat das KIER-Team innovativ eine duale Systemarchitektur entworfen. Während eine Elektrode Wasserstoff produziert und Ablagerungen ansammelt, pausiert die andere Elektrode die Wasserstoffproduktion und nutzt das während des Betriebs angesäuerte Meerwasser, um die Ablagerungen aufzulösen. Nach einem Rollentausch können Wasserstoffproduktion und Ablagerungsentfernung gleichzeitig ablaufen, was eine Selbstreinigungsfunktion realisiert.
Experimente zeigten, dass ein Rollentausch der Elektroden alle 48 Stunden den Kreislauf von Ablagerungsbildung und -entfernung aufrechterhalten kann. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Einzelelektrodensystem stieg der Energieverbrauch des dualen Systems nach über 400 Betriebsstunden nur um 1,8 %. Bei einem Einzelelektrodensystem stieg der Energieverbrauch nach 200 Stunden um etwa 27 %, was einer 15-fachen Leistungssteigerung entspricht.
Nach 400 Betriebsstunden sank der Gehalt des Wasserstoffentwicklungskatalysators im dualen System um 20 %, was besser ist als der Rückgang von 53 % im Einzelelektrodensystem und eine höhere Stabilität demonstriert. Diese Forschung bietet neue Ansätze für die Meerwasserelektrolysetechnologie und könnte die Wasserstoffproduktion vorantreiben.
Die leitende Forscherin Dr. Han Ji-hyung erklärte: „Diese Studie zeigt, dass das Hauptproblem der Meerwasserelektrolyse – die Ablagerungen – allein durch das Design der Systemarchitektur kontrolliert werden kann.“ Sie fügte hinzu: „Durch die erstmalige Einführung des ‚Selbstreinigungs‘-Konzepts, bei dem sich Elektroden mithilfe von angesäuertem Meerwasser selbst regenerieren, weist diese Arbeit einen neuen Weg für die zukünftige Entwicklung der Meerwasserelektrolysetechnologie auf.“ Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Lim Joo-hyun von der Kangwon National University durchgeführt.
Veröffentlichungsdetails: Autor: National Research Council of Science and Technology; Titel: „Dual electrode system cracks seawater electrolysis deposit problem“; veröffentlicht in: „Chemical Engineering Journal“ (2026); Zeitschrifteninformation: „Chemical Engineering Journal“
