Günstigerer grüner Wasserstoff: Evonik startet Pilotanlage für Hochleistungsmembran
In einer Pilotanlage in Marl startet Evonik die Produktion einer neu
entwickelten Membran. Sie ist der Schlüssel zu günstigerem grünen
Wasserstoff. Klimaneutral erzeugter Wasserstoff ist entscheidend für ein resilienteres
Energiesystem und die Defossilierung der Industrie. Die Pilotanlage
fertigt die Polymer-Membran jetzt im kommerziellen Maßstab: Sie kann
jährlich Membranen für eine Elektrolyseleistung von bis zu 2,5 Gigawatt
herstellen. Das entspricht einem Viertel der gesamten für 2030 geplanten
Elektrolysekapazität in Deutschland.
Durch die Energiewende wird in den nächsten Jahrzehnten der Bedarf an
grünem Wasserstoff stark wachsen. Er dient in der Industrie als
nachhaltiger Energieträger und als Rohstoff in der Chemie- und
Stahlproduktion. Grüner Wasserstoff entsteht durch Elektrolyse, wenn
Wasser mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen in seine Bestandteile
Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Er ist je nach Region noch etwa
doppelt oder sogar viermal so teuer wie grauer Wasserstoff aus fossilen
Quellen. Neben hohen Energiepreisen beeinflusst die verwendete
Elektrolysetechnologie die Wirtschaftlichkeit der grünen
Wasserstoffproduktion: Die etablierten Verfahren sind in ihrer Effizienz
begrenzt oder erfordern hohe Investitionen.
Die AEM-Elektrolyse (Anion Exchange Membrane) löst als alternative
Technologie diese Probleme. Evonik hat dafür eine zentrale Komponente
entwickelt: die anionenleitende DURAION® Membran. „Unsere Membran ist
hochleistungsfähig und senkt die Investitionskosten. So kann sie der
innovativen AEM-Technologie zur Wasserstofferzeugung zum Durchbruch
verhelfen“, sagt Christian Däschlein, Leiter der New Growth Area AEM in
der Evonik Innovation Factory. Mit den Experten aus dem Geschäftsbereich
High Performance Polymers hat sein Team die Hochleistungsmembran für die
AEM-Elektrolyse entwickelt.
Die kommerzielle Nutzung dieser Technologie wächst – insbesondere in Asien
und Europa. Sie bietet klare Vorteile: Die AEM-Elektrolyse läuft in
basischer Umgebung ab. Das ermöglicht den Einsatz edelmetallfreier und
damit kostengünstiger Materialien. Fachstudien sehen ein Einsparpotenzial
bei den Investitionskosten von mindestens 25 Prozent. Da die AEM-
Elektrolyse Wasserstoff direkt unter Druck produzieren kann, entfallen
zusätzliche und kostenintensive Kompressionsschritte. Zudem eignet sie
sich wegen ihrer großen Flexibilität für den Betrieb mit schwankend
verfügbarem Strom aus Wind und Sonne.
Durch die DURAION® Membran entfaltet die AEM-Technologie ihr volles
Potenzial: Sie vereint hohe Ionenleitfähigkeit mit großer chemischer und
mechanischer Stabilität. Das ist nicht nur entscheidend für ihre
Lebensdauer, sondern auch für die Effizienz der Elektrolyse. Ein weiterer
Vorteil: Die Membran trennt Wasserstoff und Sauerstoff zuverlässig und
verhindert so die Bildung von Knallgas. Sie ist für den Betrieb unter
hohen Stromdichten und Drücken ausgelegt. Bei der Herstellung der Membran
werden zudem keine PFAS zugesetzt.
Die neue Membranproduktion in Marl ist eine zentrale Voraussetzung für die
industrielle Nutzung der AEM-Elektrolyse: Evonik hat damit den Sprung vom
Labormaßstab zur kontinuierlichen Produktion geschafft. Die
Beschichtungsanlage zählt mit rund 20 Metern Länge zu den weltweit größten
dieser Art. Sie stellt die Membran in einer Breite von bis zu einem Meter
her und eignet sich somit für großflächige Elektrolyseure. „Unsere Stärke
ist die vollständige Rückwärtsintegration – von den Startmolekülen bis hin
zur fertigen Membranrolle. So können wir nicht nur große Mengen liefern,
sondern auch ausgezeichnete Produkteigenschaften bei gleichbleibend hoher
Qualität“, sagt der Chemiker Däschlein. Bei Bedarf lässt sich eine
Gewebeverstärkung einbringen, sodass die Membran in großflächigen Systemen
besonders gut nutzbar ist.
Erste Hersteller von AEM-Elektrolyseuren verwenden DURAION® Membranen
schon jetzt in der Pilotfertigung und in Demonstrationsanlagen.
Die großskalige Anwendung der AEM-Technologie findet insbesondere in China
viel Resonanz. Evonik greift das strategisch auf: Parallel zum
Produktionsstart in Deutschland nimmt das neue Evonik AEM Center Shanghai
in China seine Arbeit auf. Es ist das erste technologieorientierte
Anwendungstechnikzentrum des Konzerns in Asien mit klarem Schwerpunkt auf
AEM-Elektrolyse und ihre Integration in die Wasserstoffinfrastruktur. Die
Experten testen dort die in Marl produzierten Membranen unter
industriellen Bedingungen in Kooperation mit lokalen Partnern und Kunden.
Das Center richtet sich an globale Abnehmer und ist zugleich eng an den
stark wachsenden chinesischen Markt angebunden. Ziel von Evonik ist es,
die AEM Technologie schnell in industrielle Anwendungen zu bringen und
ihre Verbreitung voranzutreiben.
