Siemens-Forscher haben die Langzeitstabilität von keramischen Elektrolysezellen für die Produktion von Wasserstoff nachgewiesen. Damit ist ein Schritt in die Richtung neuer Energiespeicher gelungen.

Die Erzeugung von Wasserstoff aus Strom gilt als Schlüsseltechnologie für die Speicherung von überschüssiger regenerativer Energie und könnte eine wichtige Rolle bei der Energiewende und der Stabilisierung der Netze spielen.

Siemens entwickelt und produziert deshalb im Sektor Industry Elektrolyseure, die mit PEM-Zellen (Polymer-Elektrolyt-Membran) bei Temperaturen unter 100 Grad Celsius und hohem Druck Wasserstoff erzeugen. In einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt untersuchten Wissenschaftler der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology (CT) nun zusätzlich die Hochtemperaturelektrolyse. Diese Technologie könnte einen besseren Wirkungsgrad haben, da bei hohen Temperaturen die für die Elektrolysereaktion notwendige Zellspannung deutlich niedriger ist.

Eine weitere interessante Eigenschaft der Hochtemperaturelektrolyse ist die Umkehrbarkeit der Stromrichtung. Damit ist ein Wechsel möglich zwischen effizienter Elektrolyse und Brennstoffzellenbetrieb. In solch einem System könnte dann Erdgas, Biogas oder Wasserstoff zur Stromerzeugung bzw. Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden.

Ein künftiger Hochtemperaturelektrolyseur könnte auch mit einer chemischen Synthese gekoppelt werden, etwa von Methan. Die dabei anfallende Abwärme könnte zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden, der für die Hochtemperaturelektrolyse benötigt wird. Simulationen der Forscher sehen die Wirkungsgrade für die Wasserstofferzeugung und die Methansynthese bei etwa 75 Prozent, bezogen auf den jeweiligen Heizwert. Die Kompression der Gase auf 80 bar ist bereits berücksichtigt.

In dem Projekt optimierten CT-Forscher mit dem Keramikhersteller Kerafol und mit dem Forschungszentrum Jülich elektrochemische Zellen, bei denen ein sauerstoffionenleitender Elektrolyt als Trägermaterial verwendet wird. Die wesentliche Herausforderung war, die Ablösung der Sauerstoffelektrode zu verhindern, die bisher Alterungseffekte verursachte. Die Forscher verbesserten deren Stabilität, indem sie ein Elektrodenmaterial verwendeten, das sowohl Elektronen- als auch Sauerstoffionen leitet.

Die sechs Partner der„H2 Mobility“-Initiative - Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und Total – haben sich auf einen konkreten Handlungsplan zum Aufbau eines landesweiten Wasserstoff-Tankstellennetzes für Brennstoffzellenfahrzeuge verständigt.

„Als unser erstes unter Serienbedingungen produziertes Elektroauto mit Brennstoffzelle sind wir auf die B-Klasse F-CELL besonders stolz.
Nicht zuletzt, weil die Technologie ihre hohe Reife und Alltagstauglichkeit erst kürzlich durch den F-CELL World Drive eindrucksvoll bewiesen hat.

Dabei haben drei dieser Fahrzeuge über eine Strecke von jeweils mehr als 30.000 Kilometer einmal die Welt umrundet“, so Dr. Christian Mohrdieck, Leiter des Bereichs Brennstoffzellen- und Batterie-Antriebsentwicklung bei der Daimler AG.

Die Wissenschaftler der Arbeitsgruppe Wasserstofftechnologie um Dr. Lars Röntzsch beschäftigen sich schon seit einigen Jahren mit der Herstellung, Verarbeitung und dem Test von Metallhydriden u.a. für Anwendungen zur Wasserstoffspeicherung und Wärmegenerierung. Nun können sie anhand der innovativen Rikscha „Hydrogenia" einige der Forschungsergebnisse für die Öffentlichkeit erlebbar machen.

Revolutionär sind jedoch nicht nur die Brennstoffzellen, welche das Forze Team selber entwickelten, sondern auch das Bremssystem. Das "Abgas", in diesem Fall WASSER, wird für die Kühlung der Bremsen verwendet und ermöglicht so verzögerte Bremszeiten.