Besserer Weg zum Wasserstoff

Forscher haben einen Ersatz für teure Metall-Katalysatoren bei der Elektrolyse gefunden, der nicht nur im Labor stabil funktioniert.

Dem Wasserstoff gehört die Zukunft – da sind sich alle einig. Das Element soll in Brennstoffzellen fossile Energieträger ersetzen, mit ihm lässt sich Strom aus Sonne oder Wind speichern, und man setzt ihn bei der Düngerproduktion ein. Aber man muss ihn erst aus Wasser durch Elektrolyse gewinnen. Dazu braucht man Strom, und damit man sich nicht im Kreise dreht, sollte dieser aus erneuerbaren Quellen stammen. Die größten Hoffnungen beruhen auf einer Form der Elektrolyse, bei der Protonen über eine Membran ausgetauscht werden.

Damit der Prozess sich rechnet, gibt es aber noch eine Hürde: die Katalysatoren. Für die chemische Reaktion an der Elektrode, die den Wasserstoff herauslöst, setzt man bisher meist Platin ein – ein wertvolles, teures Material, dessen Preis auf dem Weltmarkt massiv schwankt. Zudem führen Verunreinigungen schnell zu einer verringerten Aktivität. Nun haben Forscher der Uni Stanford und einem Labor des US-Energieministeriums einen brauchbaren Ersatz gefunden (Nature Nanotechnology, 14.10): Kobaltphosphid (Co2P) in Form von Nanopartikeln. Die Betonung liegt auf „brauchbar“– denn diverse Alternativen gab es schon zuvor, aber sie funktionierten alle nur im Labor, nicht aber in der industriellen Anwendung.

Die testweise Herstellung war freilich auch hier eine Bastelarbeit: Das Material wurde im Mörser zermahlen und im Ofen gebacken. Das feine schwarze Pulver sprayte man als Tinte auf durchlässiges Kohlepapier. Die so entstehende Elektrode wurde dann in den Elektrolyse-Apparat eingebaut. Die positive Überraschung: Der Katalysator lief die gesamte Testzeit von 1700 Stunden lang fast so effizient und konstant wie ein üblicher auf Platin-Basis. Er dürfte daher stabil genug sein, um den Alltagseinsatz zu überstehen, in dem Reaktionen bei hoher Temperatur, Druck oder Stromdichte stattfinden.