Nano-Materialien (im Hintergrund) kommen bei der Katalyse von H2 zum Einsatz
Quelle: BAM
Die BAM hat in einem großen europäischen Kooperationsprojekt Nano-Materialien optimiert, die bei der Erzeugung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden können. Die Forschungsergebnisse der BAM und der beteiligten Projektpartner werden es in Zukunft ermöglichen, die heute noch sehr teuren Materialien für Elektrokatalysatoren kostengünstiger und zugleich ressourcenschonender zu produzieren.
Bei der Gewinnung, der Speicherung und dem Transport von nachhaltiger Energie kommen Nano-Materialien zum Einsatz, z.B. in Solarzellen, in der Hochleistungselektrotechnik, in Batterien sowie bei der Erzeugung von Wasserstoff mittels der Elektrolyse. Dabei werden Oberflächen mit nanostrukturierten Materialien in extrem dünnen Lagen von weniger als 100 Nanometer, also weniger als einem zehntausendstel Millimeter, beschichtet. Aufgrund ihrer Struktur und weil sie teils aus mehreren Komponenten bestehen, ist es bislang sehr schwierig, diese Hochleistungsmaterialien mit Messmethoden zu erfassen, sie chemisch-physikalisch zu bewerten und auf dieser Basis ihre Leistungsfähigkeit zu optimieren.
Dieser Aspekt stand im Mittelpunkt des Projekts „Hybrid metrology for thin films in energy applications“ (HyMet), an dem neben der BAM 17 weitere Forschungsinstitute, Universitäten und Unternehmen aus sieben Ländern beteiligt waren. Ziel des Projekts war es, neue Messtechnologien für nanostrukturierte Materialien zu entwickeln.
Gefördert wurde das Konsortium über drei Jahre durch das renommierte EMPIR-Programm der Europäischen Union und durch die Europäische Vereinigung nationaler Metrologieinstitute (EURAMET).
Im Fokus standen für die BAM, in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Untersuchungen an Elektrokatalysatoren, mit denen aus Strom grüner Wasserstoff erzeugt werden kann. Dabei werden typischerweise Katalysatoren auf Basis des Metalls Iridium verwendet – ein sehr seltenes und teures Element.
Durch moderne Verfahren der Elektronenmikroskopie und der Spektroskopie gelang es, das Material so zu optimieren, dass es künftig effizienter eingesetzt werden kann. „Mit unseren Erkenntnissen wird es in Zukunft möglich sein, kostengünstigere, langlebigere und zugleich effizientere Elektrokatalysatoren zu entwickeln“, so Dr. Andreas Hertwig, der die Projektbeteiligung der BAM verantwortete.
„Mit den Ergebnissen aus HyMet“, so BAM-Präsident Prof. Dr. Ulrich Panne, „leistet die BAM einen weiteren wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende und für den Weg hin zu einer Wasserstoffwirtschaft, die sicher ist und in die Menschen vertrauen können.“
Die BAM forscht seit langem zu modernen Wasserstofftechnologien. Im September 2020 hat sie ihre Expertise auf dem Gebiet zu einem Kompetenzzentrum H2Safety@BAM gebündelt, um die Wasserstoffstrategien der Bundesregierung und der EU optimal zu unterstützen.