Wasserstoff

65 Millionen Tonnen Wasserstoff werden pro Jahr weltweit herstellt – 96 Prozent durch Dampfreformierung von Erdgas, 4 Prozent durch Wasserelektrolyse. Hintergrund: Noch ist die elektrochemische Gewinnung von Wasserstoff weniger kostengünstig als die fossile Konkurrenz und daher nur in Nischen wirtschaftlich. Geht es nach internationalen Klimaschutz-Expert*innen, wird sich das in Zukunft ändern. Sie sehen in der grünen Wasserstoffwirtschaft eine große Problemlösungskraft.

Beispiel Deutschland. Die großtechnische Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse und seine Nutzung im Energie- und Industriesystem läuten gemeinsam mit der Sektorenkopplung die dritte Phase der Energiewende ein. Für die Praxis bedeutet das: Spätestens ab 2025 müssen innovative elektrochemische Energiewandler in Deutschland anwendungs- und marktreif sein.

Wasserstoff als Energieträger

Bei diesen sogenannten Elektrolyseuren handelt es sich um kompakte Stacks von Einzelzellen, die aus einer spezifischen Kombination von Membran-, Elektroden- und Katalysator-Schichten bestehen. An den Materialverbunden laufen unterschiedliche elektrochemische Reaktionen ab. Sie wandeln elektrische Energie in Wasserstoff als Energieträger oder auch in Chemikalien wie Synthesegas für die chemische und die Kraftstoffindustrie.

Aktuell ist dieser Prozess aufgrund hoher Investitionskosten nicht wirtschaftlich. Kostentreiber sind in erster Linie teure Materialien sowie ihr aufwendiger Aufbau aus einer Vielzahl verschiedener Schichten. Um die Technologie wettbewerbsfähig zu machen, müssen zentrale Komponenten von Elektrolyseuren deutlich weiterentwickelt werden – mit Blick sowohl auf die Materialien als auch deren Struktur und Fertigung.

Industrialisierung der Wasserstoffelektrolyse

Hier setzt das Fraunhofer UMSICHT an: Wir arbeiten an der Industrialisierung der Wasserstoffelektrolyse, indem wir neue Materialien und Systeme entwickeln und herstellen – angefangen bei Katalysatoren über Elektroden bis zu Brennstoffzellen und Stacks.

Forschung und Entwicklung

- Elektro-Katalysatorentwicklung für Wasserstoff- und Co-Elektrolyse
- Katalysator-Scale-up für Downstream-Prozesse
- Bipolarplatten und -elektrodenentwicklung
- Dichtungsfreie Stackkonzepte
- Hochdruckelektrokatalyse

Dienstleistungen

- Elektrochemische Testung von Materialien und Elektroden
- Herstellung von Testelektroden/Materialverarbeitung
- Katalysatorsynthese

Unsere Stärke: Wasserstoff aus einer Hand

Das Besondere: Wir liefern grünen Wasserstoff aus einer Hand und bieten Stack-Entwicklung vom Material bis zum fertigen Produkt. Dazu gehört die Herstellung neuer, sowohl edelmetallhaltiger als auch edelmetallfreier Katalysatoren ebenso wie der Retrofit bestehender Katalysatorsysteme. Darüber hinaus entwickeln wir – maßgeschneidert auf den jeweiligen Anwendungszweck – Elektroden. Dabei setzen wir auf Thermoplast-basierte Bipolarplatten, die kosteneffizient im kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil der Thermoplast-Basis: Wir sind in der Lage, Stacks zu verschweißen und dichtungsfrei zu bauen.

Ihr Weg zur Zusammenarbeit mit uns

Die Zusammenarbeit mit uns ist im Rahmen eines öffentlich geförderten Verbundprojektes und in Form einer direkten Beauftragung oder Lizenzvergabe möglich. Kommen Sie auf uns zu! Im persönlichen Gespräch klären wir gerne, wie wir bei der Beantwortung Ihrer spezifischen Fragestellung am besten zusammenarbeiten.

Auf dem Weg zur der Industrialisierung der Wasserstoffelektrolyse

 

Carbon2Chem®

Kohlenstoff im Kreislauf führen

Das Verbundprojekt Carbon2Chem® widmet sich dem Kohlenstoffkreislauf. Ziel ist Klimaschutz durch emissionsarme Verbundproduktion der Stahl- und Chemieindustrie.

 

»Strom als Rohstoff«

Elektrochemische Verfahren entwickeln

Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojektes »Strom als Rohstoff« entwickeln und optimieren Forschende neue elektrochemische Verfahren, die mit regenerativ erzeugtem Strom wichtige Basischemikalien synthetisieren.

 

DYNAFLEX®

Produktionssysteme
planen

Künftig nutzen produzierende Betriebe und Energiebetreiber zunehmend kohlenstoffarmen und regenerativen Strom. Ziel des Leistungszentrums DYNAFLEX® ist es, zukunftsfähige Produktionssysteme planen zu können.

 

KONTIFLEX

Massenfertigung von Graphit-Bipolarplatten

Im Zentrum des Projektes stand die Entwicklung einer kontinuierlichen Fertigung von Bipolarplatten mittels Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Dabei wurde die weltweit größte Bipolarplatte entwickelt und produziert.

 

KOBIBATT

Neuartige
vollverschweißte Bipolarbatterie

Platzsparend, skalierbar und dichtungsfrei: Neuartige vollverschweißte Bipolarbatterie auf Polymerbasis für mobile und stationäre Anwendungen erhöht die Energiedichte, vermeidet das Brandrisiko und ist kostengünstig in der Herstellung.