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AEM-Elektrolyseure sollen Wasserstoff-Produktion verbilligen

Clemens Kubeil vom Fraunhofer-Ifam bereitet im Elektrolyse-Labor in Dresden eine Membran für die Beschichtung vor. Foto: Fraunhofer-Ifam

Clemens Kubeil vom Fraunhofer-Ifam bereitet im Elektrolyse-Labor in Dresden eine Membran für die Beschichtung vor. Foto: Fraunhofer-Ifam

Sunfire und Fraunhofer Dresden arbeiten mit kanadischen Partnern an platinfreien Anlagen

Dresden, 24. April 2023. Auf eine neue Generation von Elektrolyseuren, die Wasserstoff preiswerter gewinnen kann, arbeiten sächsische und kanadische Forscher und Ingenieure im Projekt „Integrate“. Konkret wollen sie Wasserspalter mit sogenannten Anionenaustauschmembranen (AEM) zur Praxisreife führen: Diese Elektrolyseure sollen auf vergleichsweise hohe Wirkungsgrade kommen, aber weitgehend ohne Platin, Iridium und Titan sowie einige wenig umweltfreundliche Säuren auskommen. Das geht aus einer gemeinsamen Ankündigung des Dresdner Elektrolyseur-Herstellers „Sunfire“ und der Dresdner Außenstelle des „Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung“ (Ifam) hervor. Die Partner sind überzeugt: „Die AEM-Elektrolyse hat das Potenzial, sowohl bei ihren Betriebs- als auch Investitionskosten neue Maßstäbe im Elektrolysemarkt zu setzen.“

Kanadier liefern Anionen-Austausch-Membranen

Sunfire wird im Zuge des Projektes einen Teststand für eine AEM-Elektrolyse-Zelle in Dresden aufbauen. Das Ifam wiederum bringt seine Expertise in der Membran- und Elektroden-Beschichtung sowie Materialanalyse ein und nutzt sein Dresdner Elektrolyse-Labor für das Projekt. Die kanadische Firma „Ionomr Innovations“ bringt ihre Ionen-Austausch-Membranen in das Vorhaben ein. Außerdem sind die kanadische „Simon Fraser University“ und die Universität von Alberta dabei. Die Partner wollen im ersten Schritt unter anderem Metall-Katalysatoren ohne Platin sowie poröse Transportschichten (PTL) entwickeln, die jahrelang den basischen Flüssigkeiten eines AEM-Elektrolyseurs standhalten.

Bisher nur in der Kilowatt-Klasse verfügbar

Letztlich zielt das Vorhaben darauf, den Industrie-Einsatz von AEM-Elektrolyseuren im Megawatt-Maßstab vorzubereiten. „Die AEM-Technologie ist bisher nur im einstelligen Kilowatt-Bereich verfügbar und somit nicht für großskalige Wasserstoffprojekte in der Industrie nutzbar“, erklärte Sunfire-Produktdirektor Hergen Wolf. „Gemeinsam mit unseren Partnern werden wir die Voraussetzungen schaffen, um diese vielversprechende Technologie aus dem Labor in die industrielle Anwendung zu überführen.“ Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt.

Wasserstoff-Agenda von Bund und EU erfordert Masseninstallation von Elektrolyseuren

Hintergrund: Deutschland wie auch die EU wollen eine Wasserstoff-Wirtschaft der Gigawatt-Klasse in Europa aus dem Boden stampfen. Die soll mit umweltfreundlichen Methoden – im Regelfall also per Elektrolyse mit Wasser und Ökostrom – genug Wasserstoff liefern, um Erdgas und Koks als Chemiegrundstoff, Heizmittel, als Reduktionsmittel in Stahlwerken, als Ausgangsstoff für Synthese-Kraftstoff und viele andere Zwecke abzulösen. Bisher stehen dafür aber noch nicht mal annähernd genug Ökostrom und Elektrolyseure zur Verfügung. Bei Elektrolyseuren wiederum dominieren bisher drei Technologien: Die althergebrachten, vergleichsweise billigen Alkali-Anlagen mit eher niedrigem Wirkungsgrad, die effizienteren Elektrolyseure mit Proton-Austausch-Membranen (PEM) und die noch jungen und recht teuren Hochtemperatur-Elektrolyseure (SOE). Die AEM-Anlagen des „Integrate“-Projektes sind gewissermaßen eine Mischform aus Alkali- und PEM-Prinzipien.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Sunfire, Ifam, Enapter, Ionomr, Oiger-Archiv

Repro: Oiger, Original: Madeleine Arndt