Im Rahmen dieses Projektes werden physikalisch-chemische Messungen an Gasdiffusionselektroden durchgeführt, um diese in einer „hybriden“ Zelle in der alkalischen Wasserelektrolyse zu verwenden.

Wasserstoff wird im Energiesystem der Zukunft eine entscheidende Rolle als Energieträger und Speichermolekül spielen. Zur Herstellung von Wasserstoff eignet sich die alkalische Wasserelektrolyse (AEL) die mit überschüssiger Energie betrieben werden kann. Um den Prozess der AEL zu vereinfachen wird in diesem Projekt an einem „hybriden“ Zellkonzept gearbeitet, das in Vorarbeiten experimentell erfolgreich verwendet wurde. Dieses Konzept kombiniert eine wasserstoffentwickelnde Kathode und eine sauerstoffentwickelnde Gasdiffusionselektrode (GDE) als Anode, getrennt durch einen Separator im zero gap Aufbau in einer klassischen AEL-Halbzelle. Dadurch wird nur ein Elektrolytkreislauf benötigt, was die Reinheit der gebildeten Gase verbessern sollte und die Kosten reduziert.

Die hierfür zum Einsatz kommenden Nickel-Eisen-GDEs stehen im Untersuchungsfokus dieses Projektes und werden mittels unterschiedlicher Methoden physikalisch-chemisch und elektrochemisch charakterisiert. Auf diese Weise sollen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermittelt werden um vielversprechende GDEs für Untersuchungen in der „hybriden“ Zelle bereitzustellen. Weiterhin werden durch Variation der Betriebsbedingungen der „hybriden“ Zelle die Leistungsgrenzen ermittelt.

Durch weitere Untersuchungen der Produktgase soll überprüft werden, ob die Gasreinheit der Produkte ausschließlich durch die Permeabilität des Separators bestimmt wird. Mit den Erkenntnissen aus allen Messungen wird anschließend ein mathematisches Modell entwickelt welches das Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Transportprozessen und der elektrochemischen Reaktion in der GDE wiedergeben soll. Weiterhin soll mit diesem Modell die Überspannung an der GDE in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen berechnet werden. Hierdurch sollen Verlustmechanismen aufgeklärt und verbesserte GDE Ansätze ermöglicht werden.