// Elektrodenbeschichtung

Worum geht es?

APS-Beschichtung (Atmospheric Plasma Spray) von Metallblechen mit NiAl (Anode) und NiAlMo (Kathode) zur Verbesserung der Elektrolyseeffizienz durch Reduzierung der Zellspannung.

Was soll erreicht werden?

Mittels VPS-Beschichtung (Vacuum Plasma Spray) wurde eine hochwertige Elektroden­beschichtung hergestellt. Das vielversprechende Ergebnis soll nun auf das APS-Verfahren übertragen werden, um Kosten und Beschichtungszeit zu sparen. Außerdem soll die Welligkeit der Elektroden reduziert werden.

Wie funktioniert das Verfahren?

Plasmaspritztechnik

Das Elektrodensubstrat wird z.B. durch Sandstrahler aufgeraut und mit heißem, schmelzendem Metallpulver mittels Plasmabrenner „beschossen“. Beim Erkalten verklammert sich der Metallüberzug mit der Substratoberfläche. Vor dem Elektrolysebetrieb wird das Aluminium aus der Schicht ausgelaugt. Dabei entsteht eine große, poröse Reney-Nickeloberfläche. Somit wird für die Wasser­zersetzungsreaktion eine kleinere Zellspannung benötigt. Damit ist der Elektrolyse­betrieb effizienter und spart Betriebskosten.

Welche Anforderungen müssen erfüllt werden?

Hohe, dauerhafte Haftfestigkeit der Schicht, glatte Elektrode, aktive Nickelschicht, geringe Degradation.

Wie ist der Stand der Technik auf dem Markt?

In vielen kommerziellen Elektrolyseuren befinden sich VPS-beschichtete Kathoden.

Welche konkreten Beispiele gibt es bereits auf dem Markt?

VPS-Beschichtung, z.B. von Oerlikon Metcop

Welcher F&E-Lösungsansatz wird verfolgt?

Adaption der VPS-Parameter an die APS-Beschichtung – für Ni- und Stahlsubstrate verschiedener Stärke.

Vergleich der Zellspannung für zwei alkalische Wasserelektrolysezellen bei Stromdichten von 1 und 2 A/cm2 in 24 Gew.-% KOH, 80°C; Elektroden sind plasmagespritztes NiAl (Anode) und NiAlMo (Kathode).

Wie wird die Entwicklung qualifiziert? Welche Testmethode wird eingesetzt?

Zeitlicher Verlauf der Zellspannung einer aktivierten Elektrode (Messzelle), Ui-Kennlinien, begleitende Materialanalysen, Einsatz der Elektroden im Versuchsblock.

Was wurde im Projekt schon erreicht?

Die Leistung der Zelle wurde durch die modifizierte NiAl- und NiAlMo-Beschichtung (2A/cm² @ 2,04 V) im Vergleich zu vorher (2A/cm² @ 2,4 V) bei 80°C in 24 Gew.-% KOH gesteigert.

Die Verringerung der Welligkeit durch Optimierung der Beschichtungsparameter, Anpassung der Techniken und anschließendes Walzen war Teil der Modifikationen.

Was kann die Industrie dazu beisteuern?

Metallpulver, Plasmabrenner, Beschichtungsanlagen und Prozessautomatisierung.