Eine am 3. April 2025 in Advanced Energy Materials veröffentlichte Studie der Tohoku-Universität präsentiert einen vielversprechenden Fortschritt in der Wasserstoff-Evolutionsreaktion (HER), die sauberen Wasserstoff als Klimaschutzlösung erzeugt. Ziel war es, die HER von einem Laborexperiment auf eine kostengünstige, kommerzielle Produktion auszuweiten.
Die Forscher entwickelten langlebige Kathoden aus kostengünstigen Übergangsmetallphosphiden (TMP), speziell F-modifiziertem CoP, die ohne Edelmetalle auskommen. Durch Oberflächenrekonstruktion und die Bildung von P-Vakanzstellen wurden aktive Stellen geschaffen, die die HER deutlich beschleunigen. Tests zeigten, dass die Kathoden über 300 Stunden stabil bleiben und unter sauren Bedingungen effizient arbeiten. Die Produktionskosten liegen bei 2,17 US-Dollar pro Kilogramm Wasserstoff, nur knapp über dem Ziel des US-Energieministeriums von 2,00 US-Dollar für 2026.
Die Studie nutzte operando-Röntgenabsorptionsspektroskopie und Raman-Messungen, um die aktiven Stellen zu analysieren. Die Ergebnisse wurden nicht nur im Labormaßstab, sondern auch in kommerziellen PEM-Elektrolyseuren validiert. Dieser Ansatz könnte die Grundlage für neue, hocheffiziente Nichtedelmetall-Kathoden bilden und die kommerzielle Wasserstoffproduktion revolutionieren.
