Verbundvorhaben H2Giga_TP_DERIEL: De-Risking PEM-Elektrolyseur; Teilvorhaben: Druckbehaftetes Einzelmodul auf Basis Silyzer® 300, Klärung Degradation über Round-Robin Analytik

Abstract

Das Verbundprojekt DERIEL - De-risking PEM-Elektrolyseur galt der Risikominimierung eines neu zu entwickelten druckbehafteten Elektrolyseur auf Einzelmodulebene (~1 MW). Mit der Inbetriebnahme des MW-Teststandes mit erweiterter Sensorik am Forschungszentrum Jülich konnten die Simulationsmodelle auf Systemebene validiert werden. Insgesamt wurden im DERIEL-Testfeld bei Siemens Energy durch den parallelen Betrieb von bis zu 5 kW-Labortestständen, 90 Versuchsreihen mit über 130 000 h erzielt. Im MW-Maßstab konnten mit mehr als 17 000 h das De-Risking von Zellkonfigurationen und Betriebsprofilen der druckbehafteten Variante umgesetzt werden. Im finalen MW-Versuch lagen die Spannungsdegradation (<5 µV/h), Effizienzverluste sowie das Fremdgasverhalten im Zielbereich. Diese Ergebnisse stehen im direkten Zusammenhang mit dem Verständnisaufbau aus der Aufklärung der Degradationsmechanismen anhand von 390 post-test Laborproben im Rahmen der Round Robin Analytik. Für die Umsetzung einer Recyclingmethode zur Rückgewinnung der Wertstoffe (Ir und Pt) im industriellen Fertigungsmaßstab wurden mehr als 150 kg MEAs bereitgestellt. Der ModellTwin wurde mit seiner neu geschaffenen Architektur erfolgreich skaliert und steht bereit für den Einsatz auf industrieller Skala. Die technisch-ökonomische Evaluierung der neuen Formamid-Route gegenüber dem RWGS-Prozess konnte aufzeigen, dass noch Optimierungen bei den eingesetzten Katalysatoren innerhalb der Formamid-Route erforderlich sind. Bei den Systemaspekten konnte ein Downstream-Prozess für den erzeugten Wasserstoff identifiziert werden, der mit dem druckbehafteten Modul aus DERIEL im Zuge einer Forschungspilotanlage (H2annibal) demonstriert werden soll. In weiteren Anschlussvorhaben kommen netzseitige Randbedingungen in Betracht die sowohl Standort als auch Netzbetreiber abhängig sein können. Die Übernahme netzstabilisierender Aufgaben und deren Einfluss auf den Elektrolyseuren bilden hierbei den Kern zukünftiger Forschungsfragen.