Neuer Katalysator könnte sicherere Elektrolyseure für die Produktion von sauberem Wasserstoff ermöglichen

Wasserstoff könnte eine saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen sein, da bei seiner Verwendung als Kraftstoff Wasserdampf anstelle von Kohlendioxid (CO2) entsteht. Dieser sauberere Kraftstoff hat sich als besonders vielversprechend für die Entwicklung sogenannter Brennstoffzellen erwiesen, Energiespeichervorrichtungen, die schwere Nutzfahrzeuge, Flugzeuge, Züge und energieintensive Fertigungsmaschinen antreiben könnten.

Der führende Ansatz für die skalierbare Produktion von sauberem Wasserstoff basiert auf Elektrolyseuren, elektrochemischen Geräten, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten können. Zu den vielversprechendsten Elektrolyseuren, die bisher entwickelt wurden, gehören sogenannte Liquid Alkaline Water Electrolyzers (LAWEs), Geräte, die eine flüssige alkalische Lösung enthalten, die die Bewegung geladener Teilchen (d. h. Ionen) zwischen den beiden Elektroden erleichtern kann, wo die gewünschten chemischen Reaktionen stattfinden.

In LAWEs werden Wassermoleküle an der Kathode (also der negativ geladenen Elektrode) über die sogenannte Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) in Wasserstoff umgewandelt. Im Gegensatz dazu wird an der Anode (also der positiv geladenen Elektrode) durch die sogenannte Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) Sauerstoffgas erzeugt.

In einem LAWE sorgt eine als Separator bezeichnete Komponente dafür, dass der erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff getrennt gehalten werden, während Ionen durchgelassen werden. Obwohl dieses Design effektiv ist, können einige Strategien zur Steigerung der Effizienz der LAWE-Wasserstoffproduktion auch dazu führen, dass mehr Kraftstoff durch den Separator fließt und in die Sauerstoff erzeugende Kammer gelangt. Dies birgt erhebliche Sicherheitsrisiken, da einige Gemische aus Wasserstoff und Sauerstoff brennbar und explosiv sein können.

Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory und der University of California, Irvine, haben sich kürzlich daran gemacht, besser zu verstehen, warum und unter welchen Bedingungen dieser Wasserstoffübergang stattfindet. Ihr in Nature Energy veröffentlichtes Papier stellt außerdem eine neue Strategie vor, die dazu beitragen könnte, Wasserstofflecks durch den Separator zu begrenzen und so die Sicherheit von LAWEs zu verbessern, ohne ihre Effizienz zu beeinträchtigen.

Juli 2026 von Ingrid Fadelli

Einzelheiten zur Veröffentlichung

Haotian Liu et al., Minderung des Wasserstoffübergangs in Elektrolyseuren für flüssiges alkalisches Wasser unter Verwendung von Gasrekombinationskatalysatoren, Nature Energy (2026). DOI: 10.1038/s41560-026-02094-7