Unsere Partner am ZBT, und der Ruhr Universität Bochum und dem Fraunhofer UMSICHT haben in einer Publikation im Journal of Power Sources beschrieben, wie ein Nickel-Schwefel-Material galvanisch auf Edelstahl abgeschieden wurde, um ein effizientes Kathodenmaterial zu erhalten. Dieses Verfahren kann außerdem hochskaliert werden und verzichtet so auf teure Edelmetalle in der AEM-WE. Die hergestellten Membran-Elektroden-Einheiten erreichten Stromdichten von 2.5 A/cm² bei einer Zellspannung von 2.0 V in 1 M KOH bei 60 °C und zeigten damit eine wettbewerbsfähige Performance unter industrienahen Betriebsbedingungen.

Langzeituntersuchungen über140 h bei 1 A/cm² zeigten, dass der größte Spannungsanstieg während der anfänglichen Umstrukturierung der Membran-Elektroden-Einheit auftrat. Nach dieser Einlaufphase lag die Spannungszunahme bei unter 1 mV/h, was auf eine stabile Betriebsweise hindeutet. Post-operando-Analysen belegten eine teilweise Auslaugung von Schwefel sowie die Bildung nickelreicher Oxid- und Hydroxidphasen an der Elektrodenoberfläche. Gleichzeitig zeigten Impedanzmessungen und Anodenaustausch-Experimente, dass die beobachteten Leistungsveränderungen nicht ausschließlich auf die Kathode zurückzuführen sind, sondern das Zusammenspiel der gesamten Elektrolysezelle widerspiegeln. Die Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial direkt abgeschiedener Ni-S-Kathoden als kostengünstige und skalierbare Alternative zu platinbasierten Elektroden für leistungsstarke AEM-Wasserelektrolyseure.

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Electrodeposited Ni–S cathodes on stainless steel nonwovens for PGM-free anion exchange membrane water electrolysis at high current density