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Herstellung: Kostengünstig und nachhaltig

Wissenschaftler des Forschungszentrums arbeiten daran, etablierte Verfahren zur Produktion von Wasserstoff, wie beispielsweise die Elektrolyse, kostengünstiger und nachhaltiger zu machen.

Die Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM)-Elektrolyse kommt ohne bedenkliche Chemikalien aus, hat einen einfacheren Systemaufbau und kann Wasserstoff mit wesentlich höheren Stromdichten und Wirkungsgraden erzeugen. Damit eignet sie sich besonders für die Stromspitzen regenerativ gewonnener Energie: Die PEM-Elektrolyse soll es künftig ermöglichen, Wasserstoff aus "grünem" Strom in großen Mengen herzustellen. Noch ist dies aufgrund der hohen Anlagenkosten und begrenzten Haltbarkeit zu teuer, weswegen die Jülicher Wissenschaftler kostengünstige, alternative Materialien und Anlagenkonzepte entwickeln.
Lesen Sie mehr Informationen auf den Seiten des Instituts für Energie- und Klimaforschung - Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-14)

 

Eine andere vielversprechende Technologie für die zukünftige Produktion von Wasserstoff ist die Hochtemperatur-Dampfelektrolyse (SOEC). Sie hat das Potential, sehr kostengünstig und effizient zu sein, insbesondere wenn Abwärme mit hohen Temperaturen genutzt werden kann. Das Verfahren ist jedoch noch nicht so weit entwickelt wie andere Elektrolyse-Arten – so müssen etwa Leistung und Stabilität des Prozesses noch verbessert werden. Der Fokus der Forschung in Jülich liegt vor allem auf der Verbesserung der Lebensdauer der Elektroden bei der Wasser-Elektrolyse.
Lesen Sie hier mehr Informationen auf den Seiten des Institut für Energie- und Klimaforschung - Grundlagen der Elektrochemie (IEK-9)

 

Die Hochtemperatur-Co-Elektrolyse verwandelt dagegen einen Klimakiller zum Rohstoff. Die im Projekt Power-to-X erforschte Technologie wandelt das schädliche Treibhausgas Kohlendioxid mithilfe regenerativ erzeugten Stroms in „grünes Synthesegas“ um: ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und einer der wichtigsten Ausgangsstoffe für die Herstellung von Kraftstoffen und die chemische Industrie. So könnte sie dazu beitragen, die Emission von Treibhausgasen signifikant zu reduzieren.
Pressemeldung "CO2 – vom Klimakiller zum chemischen Rohstoff"

 

Eine Alternative zur Elektrolyse ist die künstliche Photosynthese: Solarmodule, die Wasserstoff statt Strom erzeugen, funktionieren ähnlich wie ein künstliches Blatt: Sie wandeln Sonnenenergie in chemische Energie um, indem sie Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff aufspalten. Für den wirtschaftlichen Betrieb müssen Kosteneffizienz und Wirkungsgrad der solaren Wasserstofferzeugung jedoch noch weiter verbessert werden. Die Jülicher Silizium-Mehrfachstapelsolarzelle beruht auf der Dünnschicht-Technologie, die mit deutlich weniger Material als die herkömmliche Wafer-Technologie auskommt und sich damit kostengünstiger herstellen lässt. Die künstliche Photosynthese wird am Forschungszentrum in einer 10m2 großen Anlage unter realen Bedingungen getestet.
Pressemeldung "Vom Blatt zum Baum: Künstliche Photosynthese im großen Maßstab"