Antworten auf einige Fragen zur alkalischen Elektrolyse

Elektrolyse ist ein Verfahren, bei dem Gleichstrom genutzt wird, um chemische Reaktionen anzutreiben, die nicht spontan ablaufen.
Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von grünem Wasserstoff ist eine Anwendung der Elektrolyse, bei der Wassermoleküle mithilfe erneuerbarer Energie in ihre Bestandteile – Wasserstoff und Sauerstoff – aufgespalten werden.

Um mehr über diese hundertjährige Technologie und ihre seitherige Entwicklung zu erfahren, haben wir unseren Experten Michele Perego interviewt, Produktmanager für den Geschäftsbereich Energiewende und Wasserstoff bei De Nora.

Zunächst einmal wurde die alkalische Wasserelektrolyse (AWE) vor über einem Jahrhundert entwickelt und ist bis heute die ausgereifteste Wasserelektrolysetechnik für die großtechnische Erzeugung von grünem Wasserstoff. Im Laufe der Jahrzehnte hat sie erhebliche technologische Fortschritte durchlaufen und sich von der traditionellen AWE zu fortschrittlicheren Anlagen weiterentwickelt, da herkömmliche Wasserelektrolysemethoden energieintensiv, ineffizient und für industrielle Anwendungen kontraproduktiv sein können.

Die fortschrittliche Wasserelektrolyse entstand als Folge dieser bedeutenden Entwicklungen auf diesem Gebiet:

• Der Einsatz fortschrittlicher Materialien wie elektrokatalytischer Beschichtungen anstelle von blankem Nickel,
  
  

• die Einführung der Zero-Gap-Konfiguration,
  
  

• die Verwendung dünnerer Diaphragmen.

Diese Verbesserungen steigerten den Wirkungsgrad der Zelle erheblich, indem sie den elektrischen Widerstand verringerten und so Energieverluste minimierten.

Elektrokatalytische Beschichtungen sind eine entsprechend zusammengestellte Mischung aus Metallen der Platingruppe und Seltenerdmetallen, die auf einen Metallträger – in der Regel blankes Nickel – aufgebracht werden und die entscheidende Funktion haben, die elektrochemische Reaktion der Wasserspaltung zu beschleunigen. Der Einsatz dieser fortschrittlichen katalytischen Materialien reduziert in erster Linie die zusätzliche Zellspannung, die erforderlich ist, um die Elektrolyse über das thermodynamische Potenzial hinaus in Gang zu setzen.

Auf die Fortschritte in der Materialwissenschaft folgten erhebliche Verbesserungen im Zelldesign. In diesem Zusammenhang war die Einführung einer Elektrodenkonfiguration ohne Spalt – als Alternative zur Konfiguration mit endlichem Spalt – eine entscheidende Innovation. Bei diesem neuartigen Design stehen Anode und Kathode in direktem Kontakt mit dem Separator, wodurch ohmsche Spannungsverluste reduziert werden.

Der Pioniergeist von De Nora hat maßgeblich dazu beigetragen, elektrochemische Erkenntnisse in robuste industrielle Technologien umzusetzen. Die Entdeckung der Elektroden aus Mischmetalloxiden, die später unter dem Markennamen DSA® kommerzialisiert wurden, legte den Grundstein für die Entwicklung aktivierter Elektroden für die moderne Wasserelektrolyse.

Wie unsere Beiträge zu den weltweit visionärsten Projekten im Bereich grüner Wasserstoff zeigen, ist De Nora ein zuverlässiger, vertrauenswürdiger und glaubwürdiger Partner, der den Aufbau und die Skalierung von Kapazitäten in beispiellosem Umfang ermöglicht. Insbesondere haben wir bis Ende 2025 mehr als 3,1 GW Elektrolysekapazität bereitgestellt und damit von Anfang an den Grundstein für diesen Sektor gelegt.

Wir möchten uns bei Michele dafür bedanken, dass er uns seine Erkenntnisse vermittelt und uns mehr über fortschrittliche Elektrolyselösungen sowie darüber erklärt hat, wie entscheidend der Beitrag von De Nora für die Erschließung des Marktes für grünen Wasserstoff ist.