Iridium ist ein chemisches Element, das zu den Platingruppenmetallen gehört und zu den seltensten Elementen der Erdkruste zählt. Das Edelmetall kommt natürlich nur in sehr geringen Konzentrationen vor, weshalb es sehr seltener ist. Dadurch ist Iridium wertvoller als Gold und Platin. Die weltweite Jahresproduktion liegt bei lediglich 7-9 Tonnen. Hauptabbaugebiete befinden sich in Südafrika und Russland, wo Iridium als Nebenprodukt bei der Platin- und Nickelgewinnung anfällt.
Das silberweiße, hochglänzende Metall verfügt über folgende Eigenschaften:
- Extreme Härte und Sprödigkeit
- Außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit
- Hohe Temperaturbeständigkeit (Schmelzpunkt: 2.466 °C)
- Hohe Dichte (22,56 g/cm³)
Bedeutung für die Wasserstoffwirtschaft
In der Wasserstofftechnologie erfüllt Iridium eine zentrale Funktion als Katalysator in PEM-Elektrolyseuren. Das seltene Edelmetall beschleunigt die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an der Anode. Seine Korrosionsbeständigkeit und die hohe katalytische Aktivität ermöglichen effiziente Elektrolyseprozesse bei hohen Stromdichten. Ohne Iridium wäre die Wasserspaltung deutlich ineffizienter, die Anoden würden schnell korrodieren und es käme zu mehr Energieverlusten durch Überspannung.
Die Kombination aus katalytischer Aktivität und Korrosionsbeständigkeit im sauren Milieu macht Iridium für diesen Einsatz unverzichtbar. Alternativmaterialien zeigen in der Regel entweder geringere Wirkungsgrade oder lösen sich im Betrieb auf.
Herausforderung für die Skalierung
Die Skalierung der grünen Wasserstoffproduktion wird durch die begrenzte Iridiumverfügbarkeit erheblich eingeschränkt. Berechnungen verschiedener Forschungsinstitute zeigen:
- Mit den aktuellen Elektrolyseur-Designs und der jährlichen Iridiumproduktion ließen sich nur PEM-Elektrolyseure mit einer Gesamtleistung von etwa 3-7 GW pro Jahr herstellen.
- Die Klimaziele der EU benötigen jedoch bis 2030 eine installierte Elektrolyseurleistung von 40 GW allein in Europa. (Weltweit werden für die Energiewende Hunderte Gigawatt Elektrolyseurleistung erforderlich sein.)
Die Knappheit treibt zudem die Preise in die Höhe: Iridium kostet mit rund 4.000-5.000 Euro pro Troyunze (31,1 Gramm). Die Reduzierung des Iridiumbedarfs würde nicht nur die Kosten senken, sondern auch die Abhängigkeit von der begrenzten Ressource verringern.
Um die Ressourcenbeschränkung zu überwinden, verfolgt die Forschung mehrere Strategien:
- Reduktion der Iridiumbeladung durch optimierte Nanostrukturen und Trägermaterialien
- Legierungsbildung mit günstigeren Metallen bei gleichbleibender Leistung
- Alternative Katalysatorsysteme auf Basis anderer Materialien
- Neuartige Beschichtungsverfahren
Technologien, die den Iridiumverbrauch deutlich senken, gelten als Durchbruch für die Wasserstoffwirtschaft. Eine Reduktion um 90-95% würde die Produktionskapazität für Elektrolyseure verzehnfachen.
Recycling und Kreislaufwirtschaft
Angesichts der Knappheit gewinnt auch das Recycling von Iridium zunehmend an Bedeutung. Elektrolyseure der ersten Generation erreichen allmählich ihr Lebensende. Die Rückgewinnung des Edelmetalls aus gebrauchten Katalysatoren entwickelt sich zu einem wichtigen Wirtschaftszweig. Die Etablierung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft für Iridium wird als essenziell für die langfristige Wasserstoffwirtschaft angesehen.
