Dünne Platinschichten senken Platinbedarf bei Wasserstoff-Elektrolyse

Bei der PEM-Wasserelektrolyse werden korrosionsbeständige Bauteile benötigt, die teilweise mit teurem Platin beschichtet sind. Forschende der TU Wien zeigen nun, dass sich der Platinverbrauch durch dünnere Schutzschichten um bis zu 88 Prozent reduzieren lässt. Wasserstoff soll zu einem Energieträger der Zukunft werden, gerade für Industrieanwendungen. Dafür braucht man klimafreundliche Technologien, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten. Ein großes Problem dabei sind die Kosten: Bei der PEM-Wasserelektrolyse benötigt man besonders korrosionsbeständige Bauteile. Eine wichtige Rolle spielen dabei Bipolarplatten, die für bis zu 30 Prozent der Systemkosten verantwortlich sind. Als Material eignet sich Titan, das auch unter aggressiven Bedingungen sehr korrosionsbeständig ist. Allerdings bildet sich an der Titanoberfläche eine Oxidschicht, die den Stromfluss behindert. Deshalb werden solche Bipolarplatten mit einer dünnen Platinschicht überzogen.

24 Nanometer dünne Platinschicht schützt Titan vor Korrosion

Experimente der TU Wien zeigen nun, dass eine nur 24 Nanometer dünne Platinschicht unter den untersuchten Bedingungen ausreichend ist. Bei einer Schichtdicke von acht Nanometern hingegen traten deutliche Probleme auf. Im Vergleich zu einer 200 Nanometer dicken Beschichtung, wie sie bisher industriell verwendet wird, ließen sich damit rund 88 Prozent des Platins einsparen. Um die Widerstandsfähigkeit der Beschichtungen zu untersuchen, analysierten die Forschenden die Schichten vor und nach der elektrochemischen Belastung mit hochauflösenden Methoden. Bei der acht Nanometer dünnen Platinschicht fanden sie deutliche Hinweise auf Schädigungen. Die 24 Nanometer dicke Schicht hingegen blieb weitgehend intakt und behielt ihre gute elektrische Leitfähigkeit. Auch die Freisetzung von Metallionen konnte auf ein sehr niedriges Niveau begrenzt werden. Welche Schichtdicke optimal ist, hängt unter anderem von der Herstellungstechnik und der Gleichmäßigkeit der Beschichtung ab.