Ziel des Projekts UNICORN ist die Entwicklung eines PEM-Elektrolyseurs mit erhöhter Leistung, geringerem Investitionsaufwand und erhöhter Nachhaltigkeit

Jun 15, 2023

Ziel eines von SINTEF koordinierten 2,94-Millionen-Euro-Projekts ist die Entwicklung und Demonstration eines Protonenaustauschmembran-Elektrolyseurstapels (PEM), der im Vergleich zu aktuellen PEM-Elektrolyseursystemen eine höhere Leistung, einen geringeren Investitionsaufwand und eine höhere Nachhaltigkeit aufweist.

Mit SINTEF nehmen am UNICORN („Unlocking the Full Potential of Electrolysis with Next-Generation Proton Exchange Membrane Stacks“) teil: Hystar (Industriepartner, Norwegen), Alleima (Industriepartner, Schweden), Research Institutes of Sweden (RISE) (Forschung). Organisation, Schweden), Ionomr Innovations Inc. (Industriepartner, Kanada), The French Corrosion Institute (Forschungsorganisation, Frankreich), Universität Montpellier/CNRS (akademisches Institut, Frankreich).

Beim PEMWE-Prozess (PEM Water Electrolysis) wird Wasser auf der Anodenseite der Membran in Sauerstoffgas und Protonen umgewandelt. Diese Protonen bewegen sich durch die Membran zur Kathodenseite, wo sie mit Elektronen reagieren und Wasserstoffgas erzeugen. Dieser Wasserstoff kann dann in Pipelines transportiert, in Tanks gespeichert und in der Industrie oder im Transportwesen genutzt werden. Abbildung: SINTEF

In diesem Projekt wird ein 40-kW-Stack, der neuartige, über den neuesten Stand der Technik hinausgehende Komponenten enthält, aufgebaut und während 2000 Betriebsstunden getestet.

Ziel des Projekts ist es, teure, mit Platingruppenmetallen (PGM) beschichtete Titan-Bipolarplatten (BPPs) durch kostengünstigen, beschichteten Edelstahl zu ersetzen. Reduzieren Sie die Menge an Iridium, die in der Katalysatorschicht verwendet wird, auf die Hälfte des aktuellen kommerziellen Standards. und die Verwendung gefährlicher fluorierter Verbindungen, insbesondere Materialien auf der Basis von Perfluorsulfonsäure (PFSA), in den Membran- und Katalysatorschichten zu vermeiden.

Die Innovationen werden zunächst im Labormaßstab getestet, bevor sie mit Hilfe der Industriepartner des Projekts skaliert werden.

Das Projekt soll am 1. November 2023 beginnen und eine Laufzeit von drei Jahren haben.

Hintergrund. Heutzutage werden hauptsächlich zwei Arten der Elektrolyse eingesetzt: alkalische Elektrolyse und PEM (Proton Exchange Membrane). Im Vergleich zur herkömmlichen alkalischen Elektrolyse weisen PEM-Elektrolyseure eine höhere Leistung auf und können auf schnelle Änderungen der Stromversorgung reagieren, wodurch sie sich laut SINTEF für die Kopplung mit erneuerbaren Energiequellen eignen.

Der größte Nachteil von PEMWE besteht jedoch darin, dass es teure und seltene Materialien benötigt, um die raue Betriebsumgebung zu meistern und gleichzeitig hochwertige Gase auf sichere Weise zu produzieren.

Heutige kommerzielle PEMWE-Systeme basieren alle auf Materialien, die zu hohen Kosten für den Elektrolyseur führen und als kritische Rohstoffe oder Materialien mit Nachhaltigkeits-/Umweltaspekten identifiziert wurden. Bei diesen Materialien handelt es sich um Edelmetallkatalysatoren und Schutzbeschichtungen, Bipolarplatten auf Titanbasis und Membranen auf Basis perfluorierter Sulfonsäure (PFSA).

In den Elektrolyseurstacks des Projekts wird der kritische Rohstoff Titan durch Edelstahl ersetzt und die Iridiumbeladung um 50 % verringert. Darüber hinaus wird der Ersatz fluorierter Membranen die Nachhaltigkeit verbessern und eine umweltfreundlichere Wasserstoffproduktion zu deutlich geringeren Kosten ermöglichen.

Gepostet am 28. August 2023 in Wasserstoff, Wasserstoffproduktion, Markthintergrund, Materialien | Permalink | Kommentare (0)