Herkömmliche Elektrolyseure zur Wasserstoffgewinnung sind heute im Allgemeinen dort installiert, wo kostengünstige erneuerbare Elektrizität - oft aus Wasserkraftwerken - verfügbar ist. Dort ist kein Mangel an Frischwasser. Zunehmend finden sich jedoch regenerative Kraftwerke auf dem Meer oder in süßwasserarmen Gebieten. Dort kann Meerwasser-Elektrolyse Speichermöglichkeiten schaffen. In Kombination mit Brennstoffzellen wäre es möglich nicht nur elektrische Energie, sondern gleichzeitig auch Frischwasser zu produzieren.

Dieses Projekt erforscht kosteneffiziente, da edelmetallfreie, Katalysatorsysteme zur chemisch-stofflichen Speicherung von erneuerbarer Elektrizität in Form von Wasserstoff durch direkte Meerwasserelektrolyse. Solchen Elektrolyseuren wird eine große zukünftige Bedeutung bei der integrierten Erzeugung und Speicherung von Elektrizität in (Offshore-)Windparks oder solarthermischen Kraftwerken beigemessen. In Kombination mit Brennstoffzellen können solche Speichersysteme elektrische Energie und gleichzeitig Frischwasser zur Verfügung stellen, was für bestimme Regionen oder Anwendungen von großer Bedeutung sein kann.

Innerhalb von drei Jahren wollen Forscher der Technischen Universität Berlingemeinsam mit Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin neue geeignete Katalysator-Systeme identifizieren. Dabei wollen sie die maßgebenden strukturellen Eigenschaften entschlüsseln. Da erneuerbare Energien mit starken Energie-Fluktuationen behaftet sind, steht zusätzlich die Stabilität bei starken Lastwechseln im Fokus.

Edelmetallfreie Elektrokatalysatoren sind die Voraussetzung für kosteneffiziente, skalierbare, Membranelektrolysetechnologien. Sie bieten drei bahnbrechende Neuheiten und Alleinstellungsmerkmale, die für eine elektrolytische Speicherung von elektrischer Energie im großen Maßstab entscheidend sind. Die Nachhaltigkeit der Katalysatormaterialien, die Verwendung von Rohmeerwasser als Reaktant und die milden Bedingungen bei neutralen pH-Werten.

Das Projekt befindet sich in der ersten von vier Phasen. Die erste Phase beschäftigt sich mit der Präparation neuartiger Katalysatormaterialien zur direkten elektrochemischen Spaltung von Meerwasser mit Hilfe von regenerativem Strom. An diesen neuen Materialien werden in der zweiten Phase physikochemische Untersuchungen vorgenommen um ihre chemische Struktur und ihre genaue Zusammensetzung zu verstehen. In der dritten Phase werden diese Materialien in Leistungstests auf ihre Speicher-Effizienz hin geprüft. Bis zum Winter 2014 soll der erste Meilenstein erreicht werden und eine kleine Anzahl passender Katalysatorsysteme identifiziert werden. Im Verlauf des dritten Jahres werden die verbliebenden Katalysatorsysteme starken Lastwechseln unterworfen werden und das mit der besten Stabilität selektiert. Mit Hilfe der so selektierten Katalysatoren wird anschließend eine Implementierung in eine reale Membran-Elektrolysezelle vorgenommen und die Leistungsfähigkeit dieses Meerwasser-Elektrolyseurs untersucht.

Nach Abschluss der Arbeiten streben die Forscher anwendungsorientierte Anschlussprojekte an. Sie wollen die Ergebnisse in Zusammenarbeit mit industriellen Herstellern von Membran-Elektroden verwerten. Ziel ist der Einsatz der Katalysatoren in marktfähigen, flexiblen Elektrolyseuren.