Fraunhofer-Institut arbeitet mit Neuseeland an effizienterer AEM-Elektrolyse für grünen Wasserstoff
Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden arbeitet gemeinsam mit Forscher:innen aus Neuseeland an dem Projekt HighHy. Ziel ist es, die Technologie der AEM-Elektrolyse effizienter zu machen und so günstigeren und ressourcenschonenderen grünen Wasserstoff herzustellen. Die Möglichkeit, Wasserstoff unter alleiniger Verwendung erneuerbarer Energien herzustellen, ist von entscheidender Bedeutung für die Energiewende.
Wasserstoff könnte viele der Herausforderungen lösen, die mit der Energiewende einhergehen. Er ist sowohl im Straßenverkehr als auch in der Industrie- und Wärmeversorgung einsetzbar. In Zukunft werden wir wahrscheinlich große Mengen davon benötigen. Die Gewinnung von Wasserstoff im größeren Stil stellt derzeit jedoch ebenfalls noch eine Herausforderung dar. Einige der Probleme, die mit der Massenproduktion von Wasserstoff einhergehen, möchte das Projektteam von HighHy lösen. Der Ansatz ist, Katalysatoren für eine hocheffiziente und kostengünstige Produktion von Wasserstoff zu gewinnen.
Die Elektrolyse ist das Mittel der Wahl zur Herstellung von Wasserstoff im industriellen Maßstab. Dabei werden Wassermoleküle in einem mit Leitsalz versetzten Wasser unter Einsatz elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die chemischen Bindungen im Wasserstoff speichern dabei die eingesetzte Energie und machen aus dem Gas eine attraktive Möglichkeit zur Speicherung überflüssiger Energie aus Wind- und Solarkraft. Wenn Wasserstoff unter Einsatz erneuerbarer Energien gewonnen wird, wird er als „grün“ bezeichnet.
Aktuell werden drei verschiedene Elektrolyseverfahren verwendet. Die alkalische Elektrolyse (AEL), die am weitesten verbreitet ist, die Elektrolyse mit einem Protonenaustauschmembran-Elektrolyseur (PEM-EL) sowie die Elektrolyse mittels Anionenaustauschmembran (AEL). Letztere Technologie ist relativ neu und vereint die Vorteile der AEL-Elektrolyse (Langzeitstabilität und Einsatz gut verfügbarer, kostengünstiger Metalle) mit denen der PEM-Elektrolyse (höhere Leistung und bessere Reinheit des Gases). Allerdings konnte sich das Verfahren bisher in der Industrie noch nicht durchsetzen, da die ihr zugrunde liegende Sauerstoff-Entwicklungs-Reaktion (OER) nur relativ langsam abläuft, was zu einem vergleichsweise hohen Energiebedarf führt.
Im Rahmen des deutsch-neuseeländischen Projekts sollen OER-Katalysatoren und somit hocheffiziente AEM-Elektrolyseure entwickelt werden. Die Forscher:innen von HighHy wollen eine innovative Nickel-Mangan-Verbindung als OER-Katalysator einsetzen. Diese basiert auf gut verfügbare, günstige Metalle und weist eine vielversprechende chemische Aktivität auf. Die an dem Projekt beteiligten Institutionen arbeiten parallel an verschiedenen Ansätzen. Am Ende soll aber nur eine – die beste – Lösung ausgewählt und anhand eines Demonstrators, der in Neuseeland entsteht, umfassend getestet werden.
Quellen: Kostengünstig und ressourcenschonend zu grünem Wasserstoff
Wasserstoff spielt eine wichtige Rolle in der Energiewende
Wasserstoff könnte viele der Herausforderungen lösen, die mit der Energiewende einhergehen. Er ist sowohl im Straßenverkehr als auch in der Industrie- und Wärmeversorgung einsetzbar. In Zukunft werden wir wahrscheinlich große Mengen davon benötigen. Die Gewinnung von Wasserstoff im größeren Stil stellt derzeit jedoch ebenfalls noch eine Herausforderung dar. Einige der Probleme, die mit der Massenproduktion von Wasserstoff einhergehen, möchte das Projektteam von HighHy lösen. Der Ansatz ist, Katalysatoren für eine hocheffiziente und kostengünstige Produktion von Wasserstoff zu gewinnen.
Das Mittel der Wahl zur Herstellung von Wasserstoff im industriellen Maßstab ist die Elektrolyse
Die Elektrolyse ist das Mittel der Wahl zur Herstellung von Wasserstoff im industriellen Maßstab. Dabei werden Wassermoleküle in einem mit Leitsalz versetzten Wasser unter Einsatz elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die chemischen Bindungen im Wasserstoff speichern dabei die eingesetzte Energie und machen aus dem Gas eine attraktive Möglichkeit zur Speicherung überflüssiger Energie aus Wind- und Solarkraft. Wenn Wasserstoff unter Einsatz erneuerbarer Energien gewonnen wird, wird er als „grün“ bezeichnet.
HighHy sucht Katalysator für die AEM-Elektrolyse
Aktuell werden drei verschiedene Elektrolyseverfahren verwendet. Die alkalische Elektrolyse (AEL), die am weitesten verbreitet ist, die Elektrolyse mit einem Protonenaustauschmembran-Elektrolyseur (PEM-EL) sowie die Elektrolyse mittels Anionenaustauschmembran (AEL). Letztere Technologie ist relativ neu und vereint die Vorteile der AEL-Elektrolyse (Langzeitstabilität und Einsatz gut verfügbarer, kostengünstiger Metalle) mit denen der PEM-Elektrolyse (höhere Leistung und bessere Reinheit des Gases). Allerdings konnte sich das Verfahren bisher in der Industrie noch nicht durchsetzen, da die ihr zugrunde liegende Sauerstoff-Entwicklungs-Reaktion (OER) nur relativ langsam abläuft, was zu einem vergleichsweise hohen Energiebedarf führt.
Hier setzt das Projekt HighHy an
Im Rahmen des deutsch-neuseeländischen Projekts sollen OER-Katalysatoren und somit hocheffiziente AEM-Elektrolyseure entwickelt werden. Die Forscher:innen von HighHy wollen eine innovative Nickel-Mangan-Verbindung als OER-Katalysator einsetzen. Diese basiert auf gut verfügbare, günstige Metalle und weist eine vielversprechende chemische Aktivität auf. Die an dem Projekt beteiligten Institutionen arbeiten parallel an verschiedenen Ansätzen. Am Ende soll aber nur eine – die beste – Lösung ausgewählt und anhand eines Demonstrators, der in Neuseeland entsteht, umfassend getestet werden.
Quellen: Kostengünstig und ressourcenschonend zu grünem Wasserstoff