Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
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HyReCo: Produktionskosten von AEM-Elektrolyseuren senken

HyReCo entwickelt eine kosteneffiziente und robuste Anionenaustauschmembran-Elektrolysezelle (AEM-EC) für die industrielle Serienfertigung. Im Mittelpunkt stehen niedrigere Produktionskosten sowie Verbesserungen bei Wirkungsgrad und Lebensdauer der AEM-Technologie.

Grüner Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse unter Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt und kann zur Dekarbonisierung verschiedener Emissionssektoren beitragen. EU-weit sollen bis 2030 Elektrolyseur-Kapazitäten von etwa 120 GW aufgebaut werden. Damit verbunden ist die Herausforderung, die europäische Produktion von Elektrolyseuren deutlich zu skalieren und gleichzeitig die Herstellkosten zu senken.

HyReCo adressiert diese Herausforderung durch die gezielte Weiterentwicklung der Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM). 

Was ist ein AEM-Elektrolyseur?

Ein AEM-Elektrolyseur nutzt eine Anionenaustauschmembran für die elektrochemische Spaltung von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff. Die AEM-Technologie bietet Potenzial für eine kosteneffiziente Wasserstofferzeugung.

Welche Herausforderungen adressiert HyReCo?

Aktuelle Membranelektrolyseure, insbesondere Protonenaustauschmembran-Systeme (PEM), basieren auf teuren und seltenen Platingruppenmetallen wie Platin und Iridium sowie häufig auf Materialien, die per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS) enthalten.

Zukünftige PFAS-Regulierungen und Rohstoffrisiken machen alternative Technologien notwendig. Die Anionenaustauschmembran-Elektrolyse stellt eine vielversprechende Option dar: Sie ermöglicht potenziell eine kostengünstige Wasserelektrolyse ohne teure Katalysatoren und ohne PFAS.

Die heutigen AEM-Elektrolyseure stehen jedoch vor mehreren kritischen Herausforderungen:

  • Die Produktionsprozesse sind meist auf kleine Zellen und geringe Stückzahlen ausgelegt, was zu hohen Kosten führt.
  • Es besteht ein erheblicher Bedarf, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von AEM‐EC-Systemen zu verbessern.

Welche Ziele verfolgt HyReCo?

HyReCo entwickelt eine kosteneffiziente und robuste AEM-Zelle für die industrielle Serienfertigung. Die Demonstrationszelle soll anschließend in Elektrolyse-Stacks und -Systeme integrierbar und für unterschiedliche Anwendungsszenarien geeignet sein.

Für die Demonstrationszelle werden gegenüber den im Projekt herangezogenen marktverfügbaren Zellen bzw. Komponenten folgende Zielkorridore angestrebt:

Entwicklungsziel Ziel im Projekt
Senkung der Produktionskosten für Bipolarplatten  

a) im Labormaßstab

 bis zu 30 %

b) Potenzial bei serienreifer industrieller Anwendung

 bis zu 80 %
Verbesserung von Wirkungsgrad und Lebensdauer der AEM-Technologie  

Nachweis in digitalen Zwillingen bzw. Simulationen

 bis zu 20 % gegenüber auf dem Markt erhältlichen Produkten