Neuer Super-Stahl macht Wasserstoff-Elektrolyse sehr viel billiger

Ein Forschungsteam der University Hongkong hat einen möglichen entscheidenden Durchbruch für die Produktion von grünem Wasserstoff vorgestellt. Eine neue Edelstahllegierung könnte die Herstellung von Elektrolyseuren deutlich günstiger machen.

Kann direkt Meerwasser nutzen

Und nicht nur dies: Sie kann gleichzeitig auch den Einsatz von Meerwasser als Rohstoff ermöglichen. Im Zentrum der Entwicklung steht dabei ein speziell konzipierter Edelstahl namens SS-H2, der selbst unter extrem korrosiven Bedingungen stabil bleibt. Gerade bei der Elektrolyse von Wasserstoff gilt Meerwasser als attraktive, weil nahezu unbegrenzte Ressource. Allerdings stellt der hohe Salz- und Chloridgehalt bisher ein gravierendes Problem dar. Herkömmliche Materialien werden in dieser Umgebung schnell geschädigt, insbesondere unter den hohen Spannungen, die für die Wasserstoffproduktion nötig sind.

Die Forscher berichten nun, dass SS-H2 in Tests eine Leistungsfähigkeit erreicht, die mit teuren titanbasierten Industriematerialien vergleichbar ist. Diese werden derzeit häufig eingesetzt, müssen jedoch zusätzlich mit Edelmetallen wie Platin oder Gold beschichtet werden. Der Kostenvorteil des neuen Stahls ist erheblich: In einem Beispiel einer 10-Megawatt-Anlage für die PEM-Elektrolyse könnten die Materialkosten für Strukturkomponenten um das bis zu 40-Fache sinken.


Möglich wird dies durch ein neuartiges Schutzprinzip. Während herkömmlicher Edelstahl sich durch eine Chromoxidschicht schützt, versagt diese bei hohen Spannungen. SS-H2 hingegen bildet zusätzlich eine zweite, manganbasierte Schutzschicht aus. Diese "sequentielle Doppelpassivierung" stabilisiert das Material selbst bei Spannungen bis zu rund 1700 Millivolt.

Materialforschung ist herausgefordert

Auffällig ist dabei, dass Mangan bislang eher als nachteilig für Korrosionsbeständigkeit galt. Die Entdeckung stellt daher gängige Annahmen der Materialforschung infrage und wurde erst nach jahrelanger Überprüfung bestätigt. Insgesamt arbeitete das Team nun schon rund sechs Jahre an der Entwicklung und Analyse von Elektrolyseur-Technologien mit dem Material.

Neben wissenschaftlichen Publikationen wurden bereits Patente in mehreren Ländern angemeldet. Zudem läuft schon eine Zusammenarbeit mit industriellen Partnern in China, bei der bereits tonnenweise SS-H2-Draht produziert wurde. Damit rückt die praktische Anwendung in der Wasserstoffwirtschaft ein Stück näher. Trotz der Fortschritte betonen die Forschenden, dass der Weg zur industriellen Nutzung noch Herausforderungen birgt.


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