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Nachricht vom 10.03.2016


Status der Elektrolyse-Technologie aus NRW

Die Expertengruppe Power-to-Gas des Netzwerks Brennstoffzelle und Wasserstoff tagte am 09.03.2016 am Zentrum für Brennstoffzellentechnik Duisburg (ZBT). Über 30 Teilnehmer befassten sich anhand von neun Fachvorträgen intensiv mit dem Stand der Elektrolysetechnik aus NRW – auch im weltweiten Vergleich.

Es wurde von bemerkenswerten Fortschritten in allen drei Formen der Elektrolyse, der alkalischen, der Festoxidelektrolyse und ganz besonders der PEM-Elektrolyse berichtet; wobei letztere durch die fulminante Entwicklungen der Stackleistung herausragt und nun in Kombination mit hoher Leistungsdichte und hervorragendem Wirkungsgrad technisch reif für große Energiespeicheraufgaben ist.

Erste Betriebserfahrungen mit der 1,5 MW PEM-Elektrolyse der Hydrogenics in Hamburg-Reitbrook entsprechen den Erwartungen. Schmack-Carbotech betreibt in Allendorf erfolgreich einen Hochleistungs-PEM-Stack in eigener Systemumgebung. Areva bietet über seinen Sitz in NRW PEM-Elektrolyseure mit hohen Betriebsdrücken an. Am Forschungszentrum Jülich wird intensiv an der Entwicklung kostengünstigerer Materialien und Komponenten geforscht, insbesondere am Ersatz von Titan durch beschichteten Edelstahl. Eigene Zellen und Stacks mit Referenzmaterialien erreichen mit 1,7 V bei 1 A/cm2 sehr gute Performancewerte. Das größte Kostensenkungspotential wird in der Steigerung der Stromdichte (bei konstanter Spannung) und der Zellfläche gesehen, woran man intensiv arbeitet. Am ZBT wurde durch eine Kombination von Streckmetall mit Sintermaterial die Titanmenge im Stromverteiler erheblich reduziert und die Funktion bei atmosphärischem Druck nachgewiesen. Die Westfälische Hochschule entwickelt gemeinsam mit iGas ein alternatives Zellkonzept mit hydraulischer Verpressung. Es zeigt im Prototypen gute Funktion mit Potential zu hohen Drücken und zum Einsatz von preiswerteren Komponenten.

Für die alkalische Elektrolyse hat die Ruhr-Universität Bochum eine Membran mit hoher thermischer Stabilität, niedriger Sauerstoffdiffusion und sehr hoher Ionenleitfähigkeit entwickelt, die jetzt von der Ausgründung Membrasenz vermarktet wird. Die Eignung und Stabilität der Jülicher SOFC-Stacks für die Hochtemperatur-Dampfelektrolyse wurde nachgewiesen. Diese weist höchste Wirkungsgrade auf, insbesondere wenn Niedertemperatur-Verdampfungswärme aus anderen/nachfolgenden Prozessen gewonnen werden kann. Ein historischer Rückblick durch Herrn Mergel zeigte, dass einiges von dem was heute abgestrebt wird, im Bereich der alkalischen Elektrolyse früher schon industriell verfügbar war. Im internationalen Vergleich weist Deutschland neben Japan und Nordamerika die höchste Herstellerdichte auf. Japan entfaltet erhebliche Aktivität im Bereich der alkalischen Elektrolyse, während in Nordamerika gleich drei führende Hersteller von PEM-Elektrolysen und Stacks beheimatet sind. Auch über erhebliche Fortschritte der Membranhersteller in Punkto Stromdichte und Wirkungsgrad wurde berichtet. Die ambitionierten Wirkungsgrad- und Kostenziele des einschlägigen EU-Forschungsprogramms FCH-JU erfordern noch große Anstrengungen auf Komponenten und Systemebene.


Die Fachvorträge werden demnächst im internen Bereich abgelegt.

Kontakt: Dr. Michael Weber, weber(at)energieagentur.nrw