de.wedoany.com-Bericht: Ein Forschungsteam der University of New South Wales (UNSW) in Zusammenarbeit mit TotalEnergies und der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hat eine Methode gefunden, die Effizienz der Produktion von grünem Wasserstoff zu steigern, indem das Strukturdesign der porösen Elektroden von Elektrolyseuren optimiert wird. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science veröffentlicht.
Die Wasserelektrolyse, bei der Wasser mithilfe erneuerbarer Energien in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird, ist der zentrale Weg zur Produktion von grünem Wasserstoff. Industrielle Elektrolyseure stehen jedoch seit langem vor einem Engpass: Die während des Betriebs entstehenden Wasserstoffblasen sammeln sich in den porösen Elektroden, blockieren die aktiven Reaktionsstellen und schränken den Massentransport bei hohen Stromdichten erheblich ein.
Professor Peyman Mostaghimi, leitender Forscher an der School of Civil and Environmental Engineering der UNSW, erklärte, dass die Produktion von grünem Wasserstoff durch Wasserelektrolyse für schwer zu dekarbonisierende Industrien wie die Stahlherstellung und den Schwerlastverkehr von entscheidender Bedeutung sei. Das Team habe herausgefunden, dass die Form und Struktur der porösen Elektroden ebenso wichtig seien wie die elektrochemische Leistung: „Wenn die Struktur richtig gestaltet ist, kann verhindert werden, dass Blasen das System verstopfen, was die Effizienz erheblich steigert.“
Das Forschungsteam kombinierte erstmals in situ Synchrotron-Bildgebung mit numerischen Simulationen auf Porenskala und ermöglichte so die erstmalige in situ Visualisierung der Bildung, des Wachstums und der Ansammlung von Wasserstoffblasen während des Elektrolyseprozesses. Diese Methode erlaubte es ihnen, das Blasenverhalten im Inneren der porösen Struktur in Echtzeit zu beobachten, ohne die Zelle zerlegen zu müssen. Die Bildgebungsergebnisse zeigten, dass hochgeordnete, gleichmäßige Porenstrukturen zu minimaler Gasrückhaltung führen. Dies bedeutet, dass die Porenstruktur direkt mit der Gasrückhaltung zusammenhängt und den Herstellern eine klare Richtung für die Entwicklung effizienterer Systeme vorgibt.
Professor Ryan Armstrong, Forschungspartner an der School of Civil and Environmental Engineering der UNSW, wies darauf hin, dass Wissenschaftler zuvor nicht in der Lage waren, mit fortschrittlichen Techniken tatsächlich in die Elektroden hineinzusehen. Dr. Ying Da Wang von der School of Minerals and Energy Resources Engineering der UNSW, der die Strömungssimulationen und -analysen leitete, ergänzte, dass diese Arbeit zeige, dass die Massentransportbeschränkungen grundlegend mit der Elektrodenstruktur und nicht nur mit der katalytischen Aktivität zusammenhängen. Dr. Quentin Meyer und Professor Chuan Zhao von der School of Chemistry der UNSW waren für die elektrochemischen Analysen verantwortlich und bestätigten, dass die Kombination von Echtzeit-Bildgebung, fortschrittlicher Zweiphasenströmungssimulation und Leistungsmessung es ermöglicht, zu verstehen, wie die Ansammlung von Wasserstoffblasen die Leistung während der Wasserelektrolyse beeinflusst.
Derzeit erweitert das Forschungsteam seinen Schwerpunkt auf die technisch-wirtschaftliche Bewertung der Integration der Produktion von grünem Wasserstoff mit dem Transport und der großflächigen Speicherung in unterirdischen porösen Reservoiren. Professor Mostaghimi erklärte, dass die saubere Wasserstoffwirtschaft von der richtigen Verknüpfung jedes Glieds abhänge: „Durch die ganzheitliche Betrachtung von Produktion, Transport und unterirdischer Speicherung können wir politischen Entscheidungsträgern und der Industrie zeigen, was tatsächlich machbar ist und wie hoch die Kosten sind.“
Dieser Artikel wurde von Wedoany übersetzt und bearbeitet. Bei jeglicher Zitierung oder Nutzung durch künstliche Intelligenz (KI) ist die Quellenangabe „Wedoany“ zwingend vorgeschrieben. Sollten Urheberrechtsverletzungen oder andere Probleme vorliegen, bitten wir Sie, uns unverzüglich zu benachrichtigen. Wir werden den entsprechenden Inhalt umgehend anpassen oder löschen.
E-Mail: news@wedoany.com
