Wie ist ein Katalysator bei der Wasserstoffherstellung aufgebaut?

Ein Katalysator bei der Wasserstoffherstellung, insbesondere bei der Elektrolyse von Wasser, besteht typischerweise aus Materialien, die die Reaktionen an den Elektroden beschleunigen, ohne selbst verbraucht zu werden. Hier sind die grundlegenden Komponenten und Materialien, die häufig verwendet werden:

1. **Anode (Sauerstoffentwicklungselektrode)**:
- Materialien: Häufig werden Edelmetalle wie Iridium oder Ruthenium verwendet, da sie korrosionsbeständig sind und eine hohe katalytische Aktivität aufweisen.
- Funktion: An der Anode wird Wasser oxidiert, um Sauerstoff, Protonen und Elektronen zu erzeugen.

2. **Kathode (Wasserstoffentwicklungselektrode)**:
- Materialien: Platin ist ein gängiges Material aufgrund seiner hohen Effizienz bei der Reduktion von Protonen zu Wasserstoff. Auch Nickel und andere Legierungen können verwendet werden.
- Funktion: An der Kathode werden Protonen und Elektronen zu Wasserstoffgas reduziert.

3. **Elektrolyt**:
- Typen: Kann entweder eine saure Lösung (z.B. Schwefelsäure) oder eine alkalische Lösung (z.B. Kaliumhydroxid) sein.
- Funktion: Der Elektrolyt leitet die Ionen zwischen den Elektroden und ermöglicht so den Fluss des elektrischen Stroms.

4. **Membran (bei PEM-Elektrolyseuren)**:
- Materialien: Protonenaustauschmembranen (PEM) bestehen oft aus Nafion, einem sulfonierten Tetrafluorethylen-basierten Fluorpolymer-Copolymer.
- Funktion: Die Membran trennt die Anode und die Kathode und ermöglicht den selektiven Transport von Protonen, während sie die Gase (Wasserstoff und Sauerstoff) trennt.

Zusammengefasst besteht ein Katalysator in der Wasserstoffherstellung aus speziellen Materialien, die die Reaktionen an den Elektroden fördern, und ist in ein System eingebettet, das den effizienten Transport von Ionen und Elektronen ermöglicht.