Die TU Ilmenau will im Forschungsprojekt StacIE helfen, in Deutschland eine Gigawatt-Fabrik für die PEM-Elektrolyse aufzubauen. Wie die Technische Universität mitteilte, ist das auf vier Jahre angesetzte StacIE-Projekt Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Leitprojekts H2Giga. Dieses strebt die industrielle Serienfertigung von Elektrolyseuren zur Herstellung von Wasserstoff anstrebt. Das Ziel dabei: Große Mengen des sauberen Energieträgers und drastisch reduzierte Herstellungskosten.

Viele sähen Wasserstoff als Energieträger der Zukunft. Das am häufigsten vorkommende chemische Element im Universum ist leicht verfügbar und sauber. Und vielseitig einsetzbar. So zum Beispiel als Treibstoff für Brennstoffzellen-Fahrzeuge und im Schwerlastverkehr, im Schienen- und im Schiffsverkehr oder als Rohstoff für die Chemie- oder Stahlindustrie.

Klassische Dampfreformierung ersetzen

Die konventionelle Herstellungsmethode von Wasserstoff ist die sogenannte Dampfreformierung von Erdgas. Das Verfahren ist technisch ausgereift und relativ kostengünstig. Es hat aber einen gravierenden Nachteil. Denn es entsteht Kohlendioxid, das klimaschädlich in die Atmosphäre entweicht. Bei der Wasserelektrolyse mit Strom erneuerbare Energiequellen entsteht hingegen kein Kohlendioxid.

Ein Verfahren, das zur Herstellung von CO2-freiem Wasserstoff zum Einsatz kommt, ist die Proton-Exchange-Membrane-Elektrolyse. Dabei wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Die Vorteile der PEM-Elektrolyse: Sie ist flexibel und kann innerhalb von Millisekunden auf die großen Sprünge bei der Stromproduktion von Wind- und Solaranlagen reagieren. Zudem werden im Gegensatz zu anderen Elektrolysearten bei der PEM-Elektrolyse keine bedenklichen Chemikalien benötigt. Der große Nachteil ist der hohe Preis. Durch die aufwändige Herstellung der Anlagen in Einzelfertigung sind die Kosten hoch. Zudem erhöhen die als Katalysatormaterial verwendeten Edelmetalle den Preis zusätzlich.

Ziele: 75 Prozent Effizienz, 80.000 Stunden Lebensdauer

Im Projekt StacIE („Stack Scale-up – Industrialisierung PEM Elektrolyse“) strebt die TU Ilmenau gemeinsam mit neun weiteren Projektpartnern aus Industrie und Forschung ein Upscaling der PEM-Elektrolyse in den Gigawatt-Maßstab an. Ambitionierte Ziele: Eine Effizienz über 75 Prozent, eine höhere Lebensdauer von mehr als 80.000 Stunden, geringere Herstellungskosten und großserientaugliche Produktionsverfahren.

Das Forscherteam der TU Ilmenau arbeitet ferner unter Prof. Andreas Bund, Leiter des Fachgebiets Elektrochemie und Galvanotechnik. Es will dabei zur Weiterentwicklung der sogenannten Stack-Technologie beitragen. Bei Stacks werden einzelne Elektrolysezellen zu einer Einheit zusammengefasst und elektrisch in Reihe miteinander zu einem Zellenstapel verschaltet. Ziele sind, das Fertigungsverfahren zu vereinfachen und die Komponenten für die Elektrolyseure leistungsfähiger zu machen. Auf diese Weise effizient, günstig und nachhaltig hergestellter Wasserstoff ließe sich in der Zukunft, so das Ziel des Bundesleitprojekts H2Giga, in ein deutschlandweites Verteilnetz für Wasserstoff einspeisen.

22.10.2021 | Quelle: TU Ilmenau | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH