HollowEL

Hintergrund:

Die Elektrolyse ist ein zentraler Bestandteil der zukünftigen Wasserstoffwirtschaft. Geringe Gestehungskosten für Wasserstoff
sind eine Grundvoraussetzung für die Marktdurchdringung und schnelle
Transformation. Dabei sind insbesondere die Herstellungskosten für die Elektrolyseure und deren Betriebskosten zentrale Kostentreiber.
Die blasenfreie Elektrolyse verspricht eine Senkung des Energieverbrauchs um bis zu 15%, verglichen mit der »Proton Exchange Membrane« (PEM) Elektrolyse. Bei der »Proton Exchange Membrane« (PEM) Elektrolyse wird ein Festpolymer-Elektrolyt –die Protonen-Austauschmembran – verwendet, die von Wasser umspült wird. Wird an die Membran elektrische Spannung angelegt, wandern Protonen durch die Membran:
An der Kathode entsteht Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff.

Der im Projekt verfolgte Ansatz mittels Hohlfaser-Membranen (der Kurztitel »HollowEL« steht für Englisch hollow, übersetzt »hohl« und Elektrolyse) hat gegenüber alternativen Konzepten der blasenfreien Elektrolyse den Vorteil, leicht und schnell skalierbar zu sein, da industrieübliche Materialien und Produktionstechniken verwendet werden.

Projektbeschreibung:

Im Rahmen des Projekts soll daher das Funktionsprinzip verifiziert und technische Hürden der Skalierung identifiziert werden.
Im Projekt wird ein Demonstrator für eine Elektrolysezelle mit hohlfaserverstärkter Membran für die blasenfreie Elektrolyse entwickelt und aufgebaut. Dazu werden in Laborversuchen Hohlfasern in eine »Proton Exchange Membrane« (PEM) eingebracht. Die so gestaltete Membran wird mit Katalysator-Material beschichtet und in einer Elektrolyse-Versuchszelle betrieben. Ziel ist es, nachzuweisen, dass mit einer Wasserzufuhr durch die Hohlfasern bei HollowEL Entwicklung eines Demonstrators für die blasenfreie Elektrolyse mit hohlfaserverstärkten Membranen Anlegen eines Stroms Wasserstoff (in Kleinstmengen) produziert werden kann. Dieses Verfahren wird verglichen mit der Wasserstoffproduktion im herkömmlichen Zelldesign.

Leistungen des Fraunhofer IMW:

Das Fraunhofer IMW führt im Projekt eine vergleichende technoökonomische Bewertung etablierter und blasenfreier Elektrolyseurkonzepte durch. Dies beinhaltet die Einschätzung der Machbarkeit und Bewertung des Markttransferpotentials (time-to-market und cost-to-market) der Elektrolyseurkonzepte. Basierend auf der Anforderungsanalyse kritischer Bauteile wird eine Bewertung der Fertigungstechnologien insbesondere hinsichtlich Fertigungskomplexität sowie der Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe und Bauteile vorgenommen.

Auftraggeber:

Land Sachsen-Anhalt

Projektpartner:

Fraunhofer IMWS

Projektdauer:

1.8.23 - 31.3.24

Ein Projekt des Leistungszentrums Chemie- und Biosystemtechnik