Verbundvorhaben h2well-compact - Kompaktes Wasserstoffversorgungssystem für dezentrale Mobilitätsanwendungen; Teilprojekt 4: Einsatz membranbasierter Verfahren im Bereich der Wasserstofftechnologien

Abstract

Ziel des Teilprojektes 4 im Verbundvorhaben h2well compact war die Entwicklung von Membranen und die Untersuchung von deren Einsatzbarkeit im Bereich der H 2-Erzeugung durch Elektrolyse. Dies umfasste die Aufbereitung des Wassers für die Elektrolyse, der Trocknung des Wasserstoffs nach der Elektrolyse, der Aufbereitung von Regeneratorgas sowie der elektrochemischen H2-Verdichtung, wobei die Wasseraufbereitung und H 2-Trocknung im Demonstrator genutzt werden sollten. Im Bereich der Wasseraufbereitung wurden verschiedene Membranverfahren (Mikro-, Ultra-, Nanofiltration (MF, UF, NF), Umkehrosmose (UO), Elektrodyalyse (ED)) betrachtet. Es wurde ein Verfahrensschema bestehend aus den Kernkomponenten UO, EDI, UV-Behandlung und UF erstellt. Bei der detaillierten Planung des Demonstrators zeigte sich, dass an dem gewählten Standort an der Ilm bei Apolda Quellwasser hoher Härte zur Versorgung der Elektrolyse genutzt werden sollte und es keine Möglichkeiten zur Abführung von Prozesswässern gab. Damit schieden für den konkreten Standort Membranverfahren aus. Es wurde daher eine Anlage bestehend Vorfilter (MF), Mischbettionenaustauschern, UV-Behandlung und UF geplant, aufgebaut und in die Elektrolyseanlage der fa. Kyros integriert und deren Funktionalität im Betrieb demonstriert. Für die H2-Trocknung wurden verschiedene Membranen (Kohlenstoff, unterschiedliche Zeolithe) im Labor untersucht. Mit einer Zeolithmembran des Typs CHA gelang die vollständige und kontinuierliche Trocknung von wassergesättigtem H2 bei niedriger Temperatur und hohem Druck. Auf den Ergebnissen aufbauend wurde eine Trocknungsanlage bestehend aus Membranstufe und Adsorptionseinheit für den Einbau in den Elektrolysedemonstrator der Fa. Kyros geplant und weitestgehend aufgebaut. Leider wurden wesentliche Kernkomponenten (Membranmodul, Druckbehälter erst mit 6 Monaten Verspätung kurz vor Ende der Projektlaufzeit geliefert, so dass der Einbau der Trocknungseinheit in den Demonstrator nicht realisiert werden konnte. Die Demo-Anlage lief mit einer kommerziellen Adsorbereinheit, welche die Uni Weimar zur Verfügung stellte. Datei-Upload durch TIB