Verbundvorhaben HERA - Grüner Wasserstoff für die Kopplung von nachhaltig erzeugtem Biogas mit Erneuerbaren Energien und Erdgas: Hoch Effizienter und leistungsfähiger Alkalischer Wasserelektrolyseur

Abstract

Alkalische Wasserelektrolyse (AWE) ist eine wichtige Elektrolyseurtechnologie zur Bereitstellung von grünem Wasserstoff. Aktuelle SdT AWE verwenden auf Grund der stark alkalischen Bedingungen Diaphragmen aus Zirkoniumoxid um Anoden- und Kathodenkammern zu trennen und somit Sauerstoff und Wasserstoff zu separieren. Damit keine größeren Mengen an Wasserstoff bzw. Sauerstoff durch diesen Separator wandert sind die Diaphragmen dick (>200 μm). OH-Ionen-leitende polymere dichte Membranen weisen dagegen das Potential auf die Diffusion der Gase durch die Kammern deutlich zu verringern. Als Ergebnis können dünnere Membranen als Separator gegenüber den Diaphragmen verwendet werden, die wiederum die ohmschen Verluste der Zelle minimieren und so eine erhöhte Leistung des Elektrolyseurs erzeugen. Jedoch gilt zu erwähnen, dass es kaum Polymerklassen gibt, die das alkalische Milieu des Elektrolyts langfristig standhalten. In diesem Projekt wurden dünne Membrane auf Poly(benzimidazol)-Basis hergestellt, Polymere, die sich durch ihr hohe Alkalistabilität auszeichnen. Durch eine Nachbehandlung bei hohen Temperaturen konnten Membran von einer Dicke von 10 μm erhalten werden, die in ersten Ergebnissen im Labor-Maßstab deutlich niedrigere ohmsche Verluste als die Referenz-SdT-Diaphragmen aufweisen und deren Leistung für mehr als 300 h getestet wurde. Diese neue Materialtechnologie zeigt aussichtsreiche erste Ergebnisse, um die Leistung von AWE zu verbessern.