Wasserstoff als Speicher für erneuerbare Energie

Für einen effektiven Klimaschutz gilt die Umstellung der Energieerzeugung auf fast ausschließlich Wind- und Solaranlagen als unverzichtbar. Allerdings ist eine gleichbleibende Versorgung aufgrund von jahreszeitlichen und wetterbedingten Schwankungen nicht garantiert. An guten Tagen wird mehr Energie erzeugt als benötigt, an schlechten Tagen mit kaum Wind und Sonne droht dagegen Knappheit. Die Produktion von Wasserstoff, der überschüssige erneuerbare Energie speicherbar und in industriellen Prozessen nutzbar macht, könnte dies kompensieren.

Bisher wird Wasserstoff fast ausschließlich aus fossilen Energieträgern gewonnen, wobei CO2 freigesetzt wird, was den Klimaschutzzielen widerspricht.

Dabei ist die technologische Alternative längst vorhanden. Mittels Elektrolyse wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten, kostengünstiger könnte das Ausgangsmaterial also gar nicht sein. Das Gerät, das diesen Prozess möglich macht, heißt Elektrolyseur. Das Kernelement eines Elektrolyseurs ist die von Wasser umgebene Membran-Elektroden-Anordnung (MEA). Legt man dort eine elektrische Spannung an, wird das Wasser gespalten. Vergleichen lässt sich die MEA mit dem Chip in einem Computer: Sie macht den entscheidenden Unterschied.

Durch den Elektrolyseur erhöht sich der Kostenfaktor um ein Vielfaches. Einer der wesentlichen Rohstoffe für den Bau ist nämlich Iridium. Iridium gehört zu den seltensten Metallen überhaupt, es ist erheblich seltener als Gold oder Platin. Nur zwischen acht und neun Tonnen werden jährlich gefördert, das meiste davon in Südafrika. Die weltweite Nachfrage steigt stetig und mit der bisherigen Technologie wäre der Bedarf dreimal so hoch wie das Angebot. Sie ist daher sehr teuer und kaum skalierbar.

Die elementarhy GmbH hat eine MEA entwickelt, die gleich mehrere Vorteile gegenüber anderen Modellen vereint. Besonders signifikant ist der Bedarf an Iridium. Der sinkt bei der Technologie von elementarhy um 95 %. Möglich macht das ein Dünnschichtverfahren, das den Materialverbrauch insgesamt reduziert, auch bei dem ebenfalls verarbeiteten Platin. Bei ersten Testläufen haben sich Kostenersparnisse von bis zu 50 % ergeben.

Erheblich umweltfreundlicher ist die neue Technologie auch. Für die Katalysatorbeschichtung werden bisher per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) verwendet, auch Ewigkeitschemikalien genannt. Wie der Name andeutet, sind sie äußert beständig und belasten daher die Umwelt. In den USA und Europa sind Verbote zumindest in der Diskussion, zum Teil auch schon beschlossen. elementarhy hat eine PFAS-frei Katalysatorschicht entwickelt und kann daher deutlich leichter MEAs ohne diese Chemikalien anbieten.