3. November 2023 | NRW-Wissenschaftsministerin Ina Brandes hat in Düsseldorf einen Förderbescheid in Höhe von 3 Mio. € an Jun.-Prof. Dr. Corina Andronescu für das Projekt „Natural Water to H2“ überreicht. Mit dem Forschungsvorhaben will die Universität Duisburg-Essen (UDE) einen Durchbruch für mehr Nachhaltigkeit in der Wasserstoffproduktion erreichen. Dafür arbeiten die Nanowissenschaften und die Wasserforschung der Universität zusammen. Das Ministerium für Kultur und Wissenschaft fördert das Projekt im Rahmen der Profilbildung 2022 des Landes NRW.
Das Wasser, das bei der PEM-Elektrolyse für die Herstellung von Wasserstoff eingesetzt wird, muss „sauberer sein als Trinkwasser“, da die verwendeten edelmetallbasierten Katalysatoren sehr anfällig sind und sonst schnell Defekte aufweisen. Wäre der Katalysator und damit der Prozess robuster, könnte auch nicht hochreines Wasser als Ausgangsstoff für die Wasserstoffproduktion verwendet werden.
Ein weiterer Aspekt ist, dass sich die Wasserqualität während der Elektrolyse durch Abbauprozesse verschlechtert, was die Lebensdauer der Elektrolysekammer begrenzt. Im Projekt „Natural Water to H₂“ wollen Forscher:innen der UDE testen, welche Wasserqualität erforderlich ist und wie diese während der Elektrolyse aufrechterhalten werden kann.
Das untersuchen die Forschenden anhand der AEM-Elektrolyse. Im Gegensatz zur PEM-Elektrolyse nutzt dieses Verfahren keine Katalysatoren aus Edelmetallen, sondern beispielsweise aus Nickeloxiden. Durch die bessere Verfügbarkeit und die geringeren Kosten begünstigt dieser Prozess den Markthochlauf der Wasserstoffwirtschaft. Für Unternehmen ist die Wasserverfügbarkeit mittlerweile ein wichtiger Standortfaktor, um den Markthochlauf von Wasserstoff und damit die Energiewende realisieren zu können. Vor dem Hintergrund solcher Marktpotenziale beteiligen sich Industriepartner wie Evonik, Siemens Energy oder Mitsubishi Power.
11 L Wasser gehen bei Elektrolyse verloren
„Rein chemisch betrachtet könnte ein Liter Wasserstoff auch aus neun Litern Wasser hergestellt werden. Doch durch verschiedene Prozesse gehen heute zusätzlich ungefähr elf Liter verloren“, führt die wissenschaftliche Sprecherin Prof. Dr. Corina Andronescu aus.
Viele weitere Einrichtungen wie das Zentrum für Brennstoffzellentechnik beteiligen sich als Projektpartner. Langfristig wird das Projekt am neuen Forschungsbau Active Sites der Universität Duisburg-Essen angesiedelt. Dank modernster Großgeräte und neuester Methoden wird es hier künftig möglich sein, die ultraschnellen chemischen Reaktionen an den aktiven Zentren der Moleküle in ihrer natürlichen, wässrigen Umgebung zu analysieren.
„Wir wollen die Rolle von Wasserinhaltsstoffen auf die Elektrolyse besser verstehen und problematische Stoffe aus Speise- und Kreislaufwasser herausholen, um die optimale Wasserqualität bereit zu stellen“, erklärte der wissenschaftliche Leiter des Zentrums für Wasser- und Umweltforschung, Prof. Dr. Torsten Schmidt.
Neben diesem Projekt ist die UDE in zahlreichen weiteren Forschungen involviert, beispielsweise der Umrüstung von Gasturbinen auf Wasserstoff oder bei der Wasserstoffproduktion als Nebenprodukt der CO2 Abscheidung.
