Grüner Wasserstoff gilt als unverzichtbarer Baustein der globalen Energiewende, doch seine Produktion steht noch vor massiven wirtschaftlichen und ökologischen Hürden. So eignet sich die vielversprechende PEM-Elektrolyse (Proton Exchange Membrane) zwar besonders gut für die Erzeugung von grünem Wasserstoff bei schwankendem Stromangebot durch Windkraft- und Photovoltaikanlagen, sie ist im Vergleich zur Herstellung mittels fossiler Brennstoffe aber noch sehr kostspielig. Außerdem gilt es auch hier die Nachhaltigkeit zu hinterfragen. Denn sie ist auf umweltgefährdende Substanzen wie die sogenannten Ewigkeitschemikalien (PFAS) angewiesen, die die EU bald verbieten möchte. Diese Nachteile sollen im EU-Projekt SUPREME beseitigt werden. Unter Leitung der Universität Süddänemark forscht ein internationales Team mit Beteiligung der TU Graz in den kommenden drei Jahren an einer PFAS-freien und hocheffizienten Elektrolysetechnologie, die zudem weit weniger seltene Metalle wie Iridium benötigt und dadurch wesentlich kostengünstiger ist.
Wichtiger Schritt zur grünen Wende
„Wasserstoff kommt als Rohstoff in sehr großen Mengen zum Einsatz, was in der Zukunft weiter ansteigen wird. Hier zu nennen sind etwa die Produktion von Ammoniak, die Methanolherstellung oder die Stahlindustrie“, sagt Merit Bodner vom Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Graz. „Wenn es uns gelingt, bei der Herstellung von grünem Wasserstoff auf schädliche Stoffe zu verzichten und wir ihn noch dazu wirtschaftlich auf ein ähnliches Preisniveau wie fossilen Wasserstoff bringen, haben wir einen wichtigen Schritt zur grünen Wende gemacht. Außerdem macht ihn das auch für andere Anwendungen attraktiver, etwa als Speicher von Energieüberschüssen aus Erneuerbaren.“
Die Rolle der TU Graz ist in diesem Projekt von zentraler Bedeutung. Das Team um Merit Bodner evaluiert, welche PFAS-freien Alternativmaterialien kommerziell verfügbar sind und prüft, wie sie im Vergleich zu den bisherigen Industriestandards abschneiden. Besonderes Augenmerk liegt darauf, ob die nachhaltigeren Materialien im industriellen Dauerbetrieb ähnlich haltbar und effizient sind, um als vollwertiger Ersatz zu dienen. Den Einsatz dieser Alternativen für die Synthese von Membranen erforscht der türkische Wissenschafts- und Technologierat TÜBITAK, der die nächste Generation mikroporöser PFAS-freier Membranen entwickelt.
Iridium reduzieren und rezyklieren
Wie die Verwendung des teuren Platinmetalls Iridium um bis zu 75 & reduziert werden kann, erforscht die Universität Süddänemark zusammen mit dem britischen Metall- und Katalysatorunternehmen Ceimig. Außerdem möchte dieses Team Verfahren entwickeln, mit denen sich etwa 90 % des dann noch benötigen Iridiums rezyklieren lassen. Das deutsche Forschungsinstitut Fraunhofer ISE produziert die Membran-Elektroden-Einheiten, während das norwegische Wasserstoffunternehmen Element One Energy AS (EoneE) einen neuartigen rotierenden Elektrolyseur entwickelt.
Diese Forschung wurde von CETPartnership, der Clean Energy Transition Partnership, im Rahmen der gemeinsamen Ausschreibung für Forschungsvorhaben 2024 finanziert, kofinanziert von der Europäischen Kommission (GA Nr. 101069750) und den auf https://cetpartnership.eu/funding-agencies-and-call-modules aufgeführten Förderorganisationen.
