EH2C - H2-Recycling durch elektrochemische Kompression; Teilvorhaben C: H2-Recycling für Gasphasenabscheidungsprozesse

Abstract

Wasserstoff wird in verschiedensten industriellen Prozessen verwendet, ohne verbraucht zu werden. H2-Recycling aus dem Abgas könnte die Kosten und den Umwelteinfluss dieser Prozesse signifikant senken. Bisherige H2-Recycling-Technologien sind jedoch für den großtechnischen Maßstab konzipiert und können ökonomisch nicht ausreichend skaliert werden, um in Bereichen wie der SiC-Bauteilbeschichtung und dem MOVPE-Wachstum von III-V Halbleitern genutzt zu werden. Dieses Projekt verfolgt deshalb einen innovativen Ansatz: die elektrochemische Kompression (EHC), die H2 gleichzeitig reinigt und komprimiert. Die Technologie zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bezüglich der Anforderungen an Druck, Temperatur und Volumenstrom des Abgases aus. Das gereinigte und komprimierte H2-Gas benötigt weniger Energie für Reinigung und Kompression als herkömmliche Methoden. EHC hat großes ökonomisches Potenzial, abhängig von den H2-Kosten und Produktionsbedingungen. Umweltvorteile umfassen die Reduktion von CO2-Emissionen durch vermiedene H2-Produktion aus Erdgas, H2-Transport und CO2-Äquivalent-Emissionen des ansonsten ungenutzt abgeblasenen H2. Im Projekt wurde ein EHC-Prototyp für H2-Volumenströme bis 50 Standardliter pro Minute geplant, gebaut und im industrienahen Umfeld getestet. Dabei wurden die Funktion des Recyclingsystems, die Auswirkungen auf die Produktionsanlagen sowie die Reinheit des recyceltem H2 untersucht. Es wurden Bauteile mit recyceltem H2 hergestellt und charakterisiert, um mögliche Einflüsse auf die Abscheidungsprozesse auszuschließen. Neben den praktischen Versuchen wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt und ein möglicher Einsatz in anderen Anwendungen (Sektorkopplung) geprüft.