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Projektabschluss HySTOC: Wasserstoffspeicherung und -transport mit LOHC-Technologie

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Autor: Elisabeth Terplan

Projektabschluss HySTOC: Wasserstoffspeicherung und -transport mit LOHC-Technologie
(von links nach rechts: Cornelius Randing und Vinzent Ruf, Project Lead bei Hydrogenious LOHC Technologies; Johan Tallgren und Aki Braunschweiler, Project Lead bei VTT) © HySTOC project

Das im Januar 2018 gestartete, in Finnland angesiedelte EU-Projekt HySTOC wurde kürzlich von seinen finnischen, niederländischen und deutschen Partnern erfolgreich abgeschlossen. Der Projektname steht für “Hydrogen Supply and Transportation using liquid Organic Hydrogen Carriers” (LOHC). Ziel des Projekts war es, eine effiziente Wasserstoff-Wertschöpfungskette von der Erzeugung bis zur Nutzung unter Anwendung der von Hydrogenious entwickelten LOHC-Technologie in Finnland aufzubauen und zu testen, im Sinne internationaler Learnings. Hydrogenious LOHC Technologies als Projektkonsortialführer verkündete, dass im entscheidenden Midstream-Prozess alle Erwartungen und Ziele erreicht wurden.

Die containerbasierten LOHC-Systeme der Hydrogenious LOHC Technologies, zur Speicherung und Freisetzung von Wasserstoff aus dem flüssigen Träger, haben ihre Qualitäten als Demonstratoren im Rahmen des HySTOC-Projekts unter Beweis gestellt – im Langzeit- und Remote-Betrieb, rund um die Uhr, bei lokalen zweistelligen Minusgraden, sowie mit einer Wasserstoff-Freisetzung in der benötigten Reinheit. Die letzte Phase, die vor etwa 12 Monaten begann, war besonders wichtig: Die ReleaseBox 10 wurde in Espoo von VTT über 2.000 Stunden betrieben und die Qualität des freigesetzten Wasserstoffs wurde wissenschaftlich getestet, um eine Reinheit gemäß ISO 14687:2-2019 für die Verwendung in Brennstoffzellen zu gewährleisten. „Trotz der Herausforderungen, die in der fünfjährigen Projektlaufzeit auftraten – nicht nur die Pandemie, sondern auch der Verkauf der Geschäftseinheit, in der die direkte Wasserstofftankstellenanwendung stattfinden sollte, bei Projektpartner Woikoski –, ist das Gemeinschaftsprojekt HySTOC ein sehr erfolgreiches geworden”, erklärt Stefan Naser, Chief Operating Officer von Hydrogenious LOHC Technologies. „Aus unserem LOHC-Material wurde Wasserstoff in einer Menge von rund 2 t gespeichert und freigesetzt. Damit profitieren wir für unsere laufenden Upscaling-Implementierungen ganz klar durch dieses Demonstrationsprojekt.”

Das beteiligte VTT Technical Research Centre of Finland in Espoo, das die Wasserstofffreisetzungsanlage betrieb und die Qualität des wieder freigesetzten Wasserstoffs über mehrere Monate analysierte, erzielte zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Reinheitsanforderungen und des Anlagenbetriebs. Das Projekt vermittelte praktische Betriebserfahrungen mit der LOHC-Technologie und ihrer künftigen Anwendung. Der erfolgreiche Transport von Wasserstoff in der LOHC-Flüssigkeit wurde zwischen den Teststandorten Kokkola und Espoo über eine Entfernung von 500 km nachgewiesen. Die Analyse der Wasserstoffqualität ergab, dass die Qualität des Wasserstoffs im Durchschnitt die einschlägigen Grenzwerte der ISO-Norm erfüllte, was ein wichtiges Ziel des Projekts war.

Dabei zeigte sich auch die positive Wirkung der so genannten Druckwechseladsorption (PSA) des Projektpartners HyGear. Diese sorgt dafür, dass der aus dem LOHC freigesetzte Wasserstoff so gereinigt wird, dass er den Standards für Wasserstoffkraftstoffe entspricht, mit denen Autos oder Lastwagen mit Brennstoffzellenmotoren betankt werden können. Der aufgereinigte Wasserstoff erfüllte die Reinheitsspezifikation, und durch die Optimierung der PSA-Steuerung wurde während des Vollbetriebs der ReleaseBox10 eine Wasserstoffausbeute von über 90 % gemessen.

Der andere wissenschaftliche Forschungspartner in diesem Projekt ist die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Institut für Chemische Reaktionstechnik (crt)): Auch das crt zieht ein positives Resümee im Hinblick auf seine spezifischen Forschungsaktivitäten während des Projekts. Insbesondere der Einsatz eines neuen LOHC-Materials, das sich noch besser für kalte Umgebungen eignet und eine verbesserte Wasserstofffreisetzungsrate aufweist, kann als wichtige Erkenntnis genannt werden. Darüber hinaus kann durch die Integration eines elektrochemischen Wasserstoffkompressors (EHC) in den Wasserstofffreisetzungsprozess der aus dem LOHC freigesetzte Wasserstoff in einer Einheit gereinigt und verdichtet werden. Im Weiteren verbessert die Möglichkeit, mit dem EHC ein Vakuum im Reaktor zu erzeugen, die Wasserstofffreisetzungsreaktion und ermöglicht aus thermodynamischer Sicht niedrigere Reaktionstemperaturen aufgrund der Verschiebung des chemischen Reaktionsgleichgewichts. Die Ergebnisse dieser Kombination aus LOHC- und EHC-Technologie wurden in der weithin anerkannten Fachzeitschrift International Journal of Hydrogen Energy veröffentlicht.

Die StorageBox 10 von Hydrogenious LOHC Technologies wurde im Frühjahr 2021 in der Wasserstoffproduktionsstätte von Woikoski Oy in Kokkola erfolgreich in Betrieb genommen – trotz der dort herrschenden -23 Grad Celsius. Woikoski errichtete die Testeinrichtungen und montierte die StorageBox/ReleaseBox sowohl am Wasserstoffproduktionsstandort Kokkola als auch beim VTT in Espoo. Woikoski produzierte den Wasserstoff für den Test und war Betreiber der Storage und der ReleaseBox, d.h. speicherte den Wasserstoff in das flüssige organische Trägermaterial ein, für den Transport, und gab den Wasserstoff anschließend in der ReleaseBox erneut aus dem LOHC für weitere Tests des VTT frei.

(Quelle: Hydrogenious/2022)