GreenH2

„Die Energiewende ist unser Weg in eine sichere, umweltverträgliche und wirtschaftlich erfolgreiche Zukunft. Und auf diesem Weg haben wir schon vieles erreicht: Mittlerweile stammt fast ein Drittel unseres Stroms aus Wind, Sonne oder Biomasse. Erneuerbare Energien sind somit unsere wichtigste Stromquelle“ (www.bmwi.de). Um die ehrgeizigen Ziele unserer Bundesregierung zu erreichen sind jedoch noch einige Forschungsarbeiten und technische Entwicklungen nötig. Ungelöst ist nach wie vor die Frage der Energiespeicherung, insbesondere in Hinsicht auf den stark schwankenden regenerativ erzeugten Anteil.

Die Wasserelektrolyse ist ein potentielles Verfahren zur Speicherung regenerativer Energien. Im Projekt GreenH2 arbeiten das Fraunhofer HHI und das Fraunhofer IFAM zusammen mit vier deutschen Unternehmen an der Weiterentwicklung dieser Technik. Dazu sollen neuartige Elektrodenmaterialen für die alkalische Elektrolyse von Wasser entwickelt und erprobt werden, die gegenüber herkömmlichen Materialien bei deutlich höheren Stromdichten (bis 10 kA/m²) und signifikanten Lastschwankungen (fluktuierender Betrieb im Zusammenhang mit erneuerbaren Primärenergiequellen), aber dennoch hoher Effizienz (80%) und Langlebigkeit (90.000 h) betrieben und zu niedrigen spezifischen Kosten hergestellt werden können. Dieses Ziel soll durch eine innovative Strukturierung von elektrokatalytischen Metalloberflächen mittels Femtosekundenlaserpulsen erreicht werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Elektrodenmaterialien, wie beispielsweise Raney-Nickel, besitzen diese Materialien ebenfalls eine sehr hohe elektrochemisch aktive Oberfläche, welche aufgrund der hohen Dichte an Defektstellen (Ecken, Kanten) zu einer hohen katalytischen Aktivität für die Wasserstoff- bzw. Sauerstoffentwicklung führt. Darüber hinaus profitieren diese laserstrukturierten Materialien von einer extrem hohen mechanischen Belastbarkeit und damit verbundenen Langzeitstabilität (geringere Degradation) sowie einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit, da sie gegenüber den porösen Raney-Nickel-Strukturen aus Vollmaterial bestehen.