Iridium ist der unangenehmste Posten in jeder Stückliste eines PEM-Elektrolyseurs. Es gehört zu den seltensten Elementen der Erdkruste, fällt nur als Nebenprodukt beim Abbau anderer Edelmetalle an, und die weltweite Förderung liegt im einstelligen Tonnenbereich pro Jahr. Trotzdem trägt eine konventionelle PEM-Anode noch rund 2 mg Iridium pro cm². Soll PEM den Gigawattmaßstab erreichen, muss diese Beladung um eine Größenordnung sinken.
Viele Katalysatoren versprechen das. Käufer sollten eine einfache Frage stellen: Bei welcher Beladung, bei welcher Stromdichte und über wie viele Stunden? Hier sind unsere Antworten für OXYGN-M™, den Ultra-Low-Iridium-Anodenkatalysator, den wir für die PEM-Wasserelektrolyse entwickelt haben.
0,2 mg Ir/cm²: zehnmal weniger Iridium
Mit nur 0,2 mg Ir/cm² – einem Zehntel der konventionellen Beladung – erreichen OXYGN-M Elektroden:
- 1,86 V bei 2 A/cm² bei 80 °C
- mehr als 1.000 Stunden bei konstant 2 A/cm² ohne Degradation
Genau dieser Betriebspunkt zählt für moderne PEM-Stacks: hohe Stromdichte bei einer Beladung, die niedrig genug ist, um Iridium von der Liste der Versorgungsrisiken zu streichen. Wir haben diese Ergebnisse auf der International Conference on Electrolysis (ICE 2025) vorgestellt. Die vollständige, begutachtete Veröffentlichung zu 0,2 mg befindet sich in Revision. Sobald sie erschienen ist, verlinken wir sie hier.
Das Designprinzip – begutachtet und veröffentlicht
Der Weg zur ultraniedrigen Beladung führt über das Design der Katalysatorschicht, nicht nur über ein aktiveres Pulver. In einer Studie mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universität Stuttgart, 2026 im Journal of Power Sources erschienen, beschreiben die Autoren eine selbstorganisierende Katalysatorschicht. Im Betrieb bildet die Anodenschicht ein gut vernetztes Katalysatornetzwerk mit günstiger Porenstruktur. So arbeitet mehr von dem Iridium, das Sie bezahlen, tatsächlich mit, und die Schicht bleibt stabil, statt nach und nach aktive Fläche zu verlieren. Mikroskopische Aufnahmen vor und nach dem Betrieb zeigten besser zugängliche aktive Zentren und mehr elektronisch leitfähige Bereiche.
Die Studie verglich die selbstorganisierende Schicht unter identischen Bedingungen (80 °C, Umgebungsdruck, handelsübliche PEM-Membran) mit einer konventionellen Anode mit 2 mg Ir/cm²: Sie erreichte die Werte der Referenz mit einem Bruchteil des Iridiums und lief im Langzeitbetrieb stabil. In unserer Produktentwicklung setzen wir dasselbe Designprinzip bei 0,2 mg Ir/cm² um – der Beladung hinter den oben genannten Ergebnissen.
Laut veröffentlichter Kurzfassung sind CCMs mit OXYGN-M bei CENmat kommerziell erhältlich. Das ist ungewöhnlich: Es handelt sich nicht um eine Laborkuriosität, die erst noch ein eigenes Scale-up-Programm braucht.
Zur Veröffentlichung: S. S. Ambu, T. Morawietz, B. Kimmel, M. Goll, A. S. Gago, S. S. Hosseiny, K. A. Friedrich, „Self-governed catalyst layer architecture as a key design strategy for low iridium proton exchange membrane water electrolyzers“, Journal of Power Sources 672 (2026) 239614. doi.org/10.1016/j.jpowsour.2026.239614
Was 0,2 mg für einen Stack bedeuten
Nehmen wir einen Stack bei 2 A/cm² und etwa 2 V. Mit 2 mg Ir/cm² braucht jedes Megawatt rund 0,5 kg Iridium auf der Anode. Mit 0,2 mg Ir/cm² sind es nur noch etwa 50 g. Betriebspunkt, aktive Fläche und Ausbeute verschieben den genauen Wert; mit unserem Iridium-Rechner setzen Sie Ihre eigenen Zahlen ein. Im Gigawattmaßstab entscheidet ein zehnfach geringerer Iridiumbedarf an der Anode darüber, ob eine Technologie an Rohstoffgrenzen stößt oder frei skalieren kann.
Weniger Beladung heißt auch dünnere Katalysatorschichten, die sich gleichmäßiger beschichten lassen. Das hat Grenzen: Sehr dünne Anoden können den Kontakt zur porösen Transportschicht verlieren oder brüchig werden. Genau deshalb sind die Dauerdaten so wichtig. Sie zeigen, dass diese Ausfallmechanismen über mehr als 1.000 Stunden bei voller Stromdichte nicht aufgetreten sind.
Fünf Fragen an jeden Ultra-Low-Iridium-Lieferanten
- Bei welcher Beladung und welcher Stromdichte wurde die Spannung gemessen? Ein guter Wert bei 1 A/cm² sagt wenig über den Betrieb bei 2–3 A/cm² aus.
- Wie lange lief der Dauertest, und bei konstantem Strom? Konstant 2 A/cm² sind weit anspruchsvoller als ein Test bei Teillast.
- Gab es einen Vergleich mit einer konventionellen Anode in derselben Hardware? Ohne direkte Referenz hängen absolute Spannungen stark von Zelle und Membran ab.
- Ist das Ergebnis begutachtet oder unabhängig reproduziert?
- Gibt es das Material als CCM und nicht nur als Pulver?
Für unsere eigenen Materialien versuchen wir, alle fünf Fragen zu beantworten. Die Degradationsmechanismen dahinter beschreibt unsere Notiz zur Reduzierung der Iridiumbeladung (englisch). Ein zweites begutachtetes Ultra-Low-Iridium-Ergebnis fasst unser Beitrag zur 2,82-A/cm²-Studie zusammen.
OXYGN-M beziehen
OXYGN-M ist als Katalysatorpulver und als einsatzfertige katalysatorbeschichtete Membran (CCM) für die PEM-Elektrolyse erhältlich. Spezifikationen und Formate finden Sie auf der OXYGN PEM Produktseite. Sie möchten den Katalysator in Ihrer eigenen Zelle testen? Fordern Sie Muster an und nennen Sie uns Ihr Betriebsfenster – wir schlagen Ihnen eine Startbeladung vor.