Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle als Energieträger der Zukunft. Die Elektrolyse von Wasser mittels Protonen-Austausch-Membran (PEM) ist hierbei eine erfolgsversprechende Technologie zur Produktion von grünem Wasserstoff. Das Funktionsprinzip eines PEM-Elektrolyseurs basiert auf der Spaltung von Reinstwasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels elektrischem Strom, der aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden kann.
Die Publikation zeigt die Möglichkeiten der Modifikation der standardmäßig in PEM-Elektrolyseuren eingesetzten Protonen-Austausch-Membran auf. Die Protonen in der Membran wurden durch verschiedene Metallionen (z.B. Li+, Zn2+, Ca2+) ersetzt und im Anschluss wurde die ionengetauschte Membran zu einer industriell verwendbaren MEA (Membrane electrode assembly) weiterverarbeitet. Die eingebrachten Ionen (besonders Li+) haben unter anderem den Vorteil, dass die mechanische Belastbarkeit während des Herstellungsprozesses erhöht wird. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Li+-Ionen die Membran während der Elektrolyse aufgrund des anliegenden Potentials quantitativ verlassen. Dieses Phänomen wurde potential-driven substitution genannt und trägt ebenfalls dazu bei, die Einsetzbarkeit und Qualität von MEAs weiter zu verbessern. Die Autoren planen in Zukunft die Untersuchung weiterer Prozessparameter und hoffen weiterführende Forschung auf diesem Gebiet anzuregen.
Morphological tuning of membrane processing by temporal proton-metal cation substitution in perfluorosulfonic acid membranes / Kim-Marie Vetter, Thomas Reichbauer, Nemanja Martić, David Reinisch, Olaf Hinrichsen, Günter Schmid / Electrochimica Acta 362 (2020) 137182, [doi]
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