Evonik hat eine neuartige Membran entwickelt, die der Wasserstofferzeugung mittels Elektrolyse zum Durchbruch verhelfen soll. Ein Konsortium mit Partnern aus Industrie und Forschung will damit ein besonders effizientes Elektrolysesystem entwickeln.

Die Polymerchemie der AEM-Membran von Evonik ist der Schlüssel für die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Wasser-Elektrolyse. (Bild: Evonik)

Grüner Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Energiewende. Zum einen dient er als CO2-freier Energieträger für die Industrie und die Mobilität, zum anderen ist Wasserstoff ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie. Grüner Wasserstoff wird mit Strom aus erneuerbaren Quellen in einer Elektrolyse aus Wasser gewonnen. Noch ist er deutlich teurer als konventioneller Wasserstoff, der in der Regel aus Methangas und unter Bildung von Kohlendioxid hergestellt wird. Für die Wirtschaftlichkeit von grünem Wasserstoff sind neben günstigem Öko-Strom die Investitionskosten des Elektrolyseurs entscheidend.

Zentrale Komponente des Elektrolyseurs, die Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit ganz wesentlich beeinflusst, ist eine ionenleitende Membran. Evonik hat nun eine neuartige anionenleitende Membran (AEM für Anion Exchange Membrane) entwickelt: „Mit unserer Membran könnte eine besonders effiziente und wirtschaftliche Elektrolyse-Technologie kommerziell realisiert werden“, sagt Oliver Conradi, der bei der strategischen Innovationseinheit Creavis von Evonik für die Membranforschung zuständig ist.

Die Entwicklung der Creavis-Forscher und der Experten des Bereichs High Performance Polymers im Innovationswachstumsfeld Membranen besteht aus einem widerstandsfähigen Polymer mit exzellenten Leistungskennzahlen. Conradi ergänzt: „Die Polymerchemie der Membran ist der Schlüssel für die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Elektrolyse. Und diesen Schlüssel halten wir nun in der Hand.“ Die Elektrolyse mit anionenleitenden Membranen hat gegenüber anderen elektrolytischen Verfahren wie der klassischen Flüssig-Elektrolyse mit Diaphragma (AEL) oder der neueren PEM-Elektrolyse (kurz für Proton Exchange Membrane) unter sauren Bedingungen klare Vorteile. Die AEM-Elektrolyse verspricht geringere Investitionskosten, denn der Betrieb unter alkalischen Bedingungen ermöglicht edelmetallfreie und damit deutlich preiswertere Werkstoffe für die Zellen. Darüber hinaus zeichnet sie sich durch eine hohe Stromdichte, eine sehr gute Effizienz und hohe Flexibilität in der Stromeinspeisung aus.

Im Forschungsprojekt „Channel“ soll ein AEM-Elektrolysesystem mit den neuen Evonik-Membranen entstehen. Der Name „Channel” steht für „Cost-efficient Hydrogen production unit based on ANionN exchange membrane Electrolysis“. Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Die Europäische Union fördert das Projekt über das Forschungsprogramm „Horizon 2020“ mit etwa 2 Mio. Euro. Projektpartner sind, neben Evonik für die AEM-Membran, die niederländische Shell als Wasserstoff-Nutzer, Enapter (Italien) als Anlagenbauer für den Elektrolyseur, das Forschungszentrum Jülich für die Membran-Elektroden-Einheit, die Technisch-Naturwissenschaftliche Universität Norwegens (NTNU) für die Katalysatoren und SINTEF als unabhängige Forschungsorganisation in Norwegen für die Projektkoordination. Damit bildet das Projektkonsortium die komplette Wertschöpfungskette zur Herstellung von grünem Wasserstoff ab.

Großprojekt in EU NorthH2 soll 800 kt/a Wasserstoff erzeugen. Ein Konsortium aus Gasunie, Groningen Seaports und Shell Nederland hat ein Großprojekt für grünen Wasserstoff gestartet. Unter der Bezeichnung NortH2 sollen im niederländischen Eemshaven in der Provinz Groningen aus Windenergie jährlich 800.000 Tonnen H2 produziert werden. (Bild: bluedesign – stock.adobe.com)

Ab Ende 2022 soll ein öffentlich zugängliches Wasserstoffnetz Industrieunternehmen in Niedersachsen und NRW mit grünem Wasserstoff versorgen. Das Projekt der Partner Evonik, BP, RWE, Nowega und OGE wäre das erste seiner Art in Deutschland. Mehr zum Projekt (Bild: Evonik)

5 Mio. Euro Förderung Elektrolyse-Projekt inBaden-Württemberg Unter der Federführung des ZSW wurde das Projekt „Elektrolyse made in Baden-Württemberg“ gestartet. Es soll die Potenziale der Wirtschaft im Südwesten für Wasserstoff nutzbar machen. (Bild: ZSW)

Großanlage geplant Wasserstoff aus Windstrom im niederländischen Vlissingen In Südholland soll für mehr als eine Milliarde Euro eine der größten Wasserstoffanlagen der Welt entstehen. ln der Anlage, die bis 2030 entstehen soll, soll Strom aus Offshore-Windanlagen genutzt werden. Bis 2025 soll zunächst für 100 Mio. Euro eine Pilotanlage gebaut werden. (Bild: adobe stock)

Studie Woher kommt der Wasserstoff bis 2050? Die Deutsche Energieagentur Dena hat im Projekt GermanHy eine neue Studie veröffentlicht, in der drei unterschiedliche Szenarien für die künfige Bereitstellung von Wasserstoff als Energieträger in Deutschland bis 2050 untersucht wird. Ziel: eine deutsche Wasserstoff-Roadmap. Die Studie ist unter www.dena.de verfügbar. (Bild: Thomas – stock.adobe.com)

CO2-Reduktion mit grünem H2 KIT forscht an neuem Verfahren Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht derzeit eine Versuchsanlage, um in einem neuen Verfahren klimaschädliches Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entfernen. Die Anlage soll dabei noch hochreines Kohlenstoffpulver produzieren und damit anderen Technologien überlegen sein. (Bild: KIT)

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