Forscher an der Washington University in St. Louis haben einen bahnbrechenden Katalysator entwickelt, der sauberen Wasserstoff ohne teure Platingruppenmetalle erzeugt und damit potenziell eines der größten Hindernisse für die Skalierung der erneuerbaren Wasserstoffproduktion beseitigt. Der neue Katalysator, der Rheniumphosphid und Molybdänphosphid kombiniert, erreicht und übertrifft die Leistung führender Kathoden auf Basis von Platingruppenmetallen in Labortests und markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Elektrochemie.
Das System bewies außergewöhnliche Haltbarkeit, indem es bei industriellen Stromdichten mehr als 1.000 Stunden kontinuierlich lief, ohne dass die Leistung nennenswert nachließ. Diese Langlebigkeit ist entscheidend für die kommerzielle Tragfähigkeit, da industrielle Elektrolyseure rund um die Uhr über längere Zeiträume arbeiten müssen, um ihre Investitionskosten zu rechtfertigen. Frühere Versuche, Platingruppenmetalle durch günstigere Alternativen zu ersetzen, scheiterten häufig an diesem Haltbarkeitstest.
Platingruppenmetalle, zu denen Platin, Palladium, Iridium und Ruthenium gehören, dominieren derzeit den Katalysatormarkt für die Wasserelektrolyse, das Hauptverfahren zur Herstellung von grünem Wasserstoff aus Wasser mit erneuerbarem Strom. Diese Metalle sind außerordentlich selten, wobei die weltweite Jahresproduktion in Hunderten von Tonnen gemessen wird statt in den Tausenden oder Millionen Tonnen, die für Industriemetalle typisch sind. Ihre Knappheit treibt Preise in die Höhe, die einen erheblichen Anteil der Elektrolyseurkosten ausmachen.
Der Rhenium-Molybdän-Phosphid-Ansatz erzeugt einen synergistischen Effekt zwischen den beiden Metallphosphiden auf atomarer Ebene. Rhenium ist zwar nicht reichlich vorhanden, jedoch deutlich verfügbarer und weniger kostspielig als Platingruppenmetalle, und Molybdän ist ein relativ verbreitetes Industriemetall, das in Stahllegierungen weit verbreitet ist. Durch die Kombination dieser Materialien in einer sorgfältig konstruierten Struktur erzielten die Forscher eine katalytische Aktivität, die mit den besten platinbasierten Systemen bei einem Bruchteil der Materialkosten mithalten kann.
Die im Mai 2026 veröffentlichte Forschung trifft in einem entscheidenden Moment für die Wasserstoffwirtschaft ein. Regierungen weltweit haben Milliarden von Dollar in die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur investiert und das Potenzial des Brennstoffs zur Dekarbonisierung der Schwerindustrie, des Langstreckentransports und der Energiespeicherung anerkannt. Die hohen Kosten der grünen Wasserstoffproduktion im Vergleich zu Wasserstoff aus Erdgas haben die Verbreitung jedoch verlangsamt. Ein haltbarer, leistungsstarker Katalysator, der den Bedarf an Platingruppenmetallen beseitigt, kann diese Kostenlücke erheblich verringern.
In einer separaten, aber ergänzenden Entwicklung veröffentlichten Forscher der schwedischen Chalmers University of Technology im Januar 2026 Ergebnisse, die ein System beschreiben, das leitfähige Kunststoffpartikel in Kombination mit Sonnenlicht und Wasser zur Wasserstoffproduktion nutzt. Ihr Ansatz erzielte eine bemerkenswerte Leistung von etwa 30 Litern Wasserstoff pro Stunde aus nur einem Gramm des Kunststoff-Katalysatormaterials und stellt damit einen weiteren vielversprechenden Weg zu erschwinglichem sauberem Wasserstoff dar.
Kommentare