Erfolgreicher 1000-Stunden-Dauerlauf — Elektrolysezelle auf Hydrocarbon-Basis
Hahn-Schickard hat gemeinsam mit Partnern einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer skalierbaren nachhaltigen Wasserstoffproduktion erreicht: der Kernbaustein der Elektrolysezelle, eine Membran-Elektroden-Einheit (MEA) auf Kohlenwasserstoffbasis – im Fachgebrauch wird für Kohlenwasserstoff der Begriff Hydrocarbon verwendet – lief 1.000 Stunden im Test-Dauerbetrieb mit einer außergewöhnlich niedrigen Degradationsrate von nur 7 µV/h. Diese Rate gibt den Leistungsabfall in Mikrovolt pro Stunde an und steht damit für eine hohe Stabilität.
Der Elektrolyse-Teststand wurde von Hahn-Schickard im Bereich Elektrochemische Energiesysteme (EES) speziell für die Bewertung der Lebensdauer von Elektrolysezellen mit Anionen-Austauschmembranen (AEMs) unter realistischen Betriebsbedingungen konzipiert und eingesetzt – im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt geförderten Projekts „105°scaled“. Denn besonders bei anspruchsvollen Einsatzbedingungen, etwa beim Betrieb in alkalischem Elektrolyt, ist eine hohe Stabilität entscheidend für die Skalierung. Vorteilhaft für die angestrebte Kommerzialisierung ist zudem, dass Hydrocarbon-Materialien kostengünstiger und ressourcenschonender als die etablierten Systeme sind, die umweltschädliche per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) – sogenannte „Ewigkeits-Chemikalien“ – enthalten.
Frieder Junginger, Projektleiter bei Hahn-Schickard, erklärt: „Langzeitmessungen stellten in der AEM-Wasserelektrolyse lange Zeit eine große Hürde dar, besonders weil kohlenwasserstoffbasierte Membran-Elektroden-Einheiten stärker quellen als PFAS-Materialien.“ Tim Kiefer, der den Teststand entwickelt hat, ergänzt: „Mit einem speziell für alkalische Umgebungen entwickelten Langzeit-Teststand können wir diese Materialien nun verlässlich charakterisieren und auch über 1000 Stunden das Degradationsverhalten analysieren.“
Die verwendeten Membran-Elektroden-Einheiten stammen vom Projektpartner ionysis GmbH, die sich 2021 aus Hahn-Schickard und der Universität Freiburg ausgegründet hat und hocheffiziente, emissionsfreie und nachhaltige Kernkomponenten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure entwickelt. Die Universität Freiburg koordiniert das Projekt, das noch bis Mitte 2026 läuft, und baut ein grundlegendes Verständnis für Transportprozesse auf, insbesondere beim sicherheitsrelevanten Wasserstoffübertritt.