Forschende suchen nach keramischen Materialien für effizientere Wasserstofftechnologien

(CONNECT) Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) erforscht die Grundlagen des Transports von Wasserstoffionen (Protonen) in keramischen Membranen. Im Zentrum steht die Frage, wie die Materialstruktur solcher Spezialkeramiken die Aufnahme und Bewegung von Protonen beeinflusst. Das Verständnis dieser Zusammenhänge soll langfristig die Entwicklung leistungsfähigerer Membranen für Brennstoffzellen und Elektrolyseure ermöglichen, wie die Empa mitteilt.

In den aktuellen Versuchsreihen konzentrieren sich die Forschenden auf Lanthan-Cer-Oxid (LCO), ein Material, das zwar viele Protonen aufnehmen, diese jedoch kaum weiterleiten kann. Gerade diese Eigenschaft soll neue Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Materialstruktur und Protonenleitfähigkeit liefern. Dazu nutzt das Team unter anderem hochauflösende Neutronenmessungen am Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen AG sowie weitere Untersuchungen an Grossforschungsanlagen in den USA und Japan.

Frühere Arbeiten des Empa-Teams hatten bereits gezeigt, dass der Protonentransport in keramischen Leitern eng mit den Schwingungen des Kristallgitters verknüpft ist und dass eingelagerte Protonen diese Gitterschwingungen selbst verändern können. Das neue Projekt soll diese Prozesse genauer aufklären und theoretische Modelle experimentell überprüfen. Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Energieträger der Energiewende. Effizientere und langlebigere Membranen könnten dazu beitragen, seine Herstellung und Nutzung wirtschaftlicher zu machen.

Das Projekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) im Rahmen des External Lead Agency-Verfahrens unterstützt. ce/ja