Wasserstoff-Produktion für zu Hause
Wasserstoff in der eigenen Garage herstellen? Mit einer Minianlage, die mit regenerativer Energie – beispielsweise Solarstrom aus der hauseigenen Photovoltaikanlage – betrieben wird? Was auf den ersten Blick wenig wahrscheinlich klingt, wollen Forschende aus Frankfurt ermöglichen. Jetzt sind sie ihrem Ziel ein Stück nähergekommen.
Foto: PantherMedia / jroballo
Das Forschungsprojekt „Smartes Tankgerät für Wasserstoff“ der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) zielt darauf ab, die Herstellung von Wasserstoff zu vereinfachen und sogar in privaten Haushalten zu ermöglichen. Dabei soll grüner Wasserstoff aus reinem Wasser mithilfe von Elektrolyse in kleinen Anlagen erzeugt werden können. Diese Anlagen können mit regenerativer Energie wie Solarstrom betrieben werden, der von einer Photovoltaikanlage auf dem eigenen Haus stammt. Dadurch wäre es möglich, CO2-neutrale Energie zu speichern und die schwankende Stromversorgung durch Wind- und Photovoltaikanlagen zu kompensieren.
Spezieller Wasserstofferzeuger entwickelt
Das Projekt unter Leitung von Enno Wagner, Professor für Mechatronische Konstruktion und Technische Mechanik, ist bereits 2020 gestartet. In der ersten Projektphase konzentrierte sich ein Teil des Teams der Frankfurt UAS im Rahmen einer Dissertation auf die Grundlagenforschung an alkalischen Membranen und Elektroden, während parallel dazu im Labor ein erstes Funktionsmuster des smarten Tankgerätes entwickelt wurde. Dazu haben die Forschenden in Zusammenarbeit mit dem Kasseler Projektpartner Gaskatel GmbH zunächst einen speziellen Wasserstofferzeuger (Elektrolyseur) konzipiert, der aus kostengünstigen Materialien hergestellt ist.
Lagerung für selbst erzeugten Wasserstoff
Die aktuell bevorzugten PEM-Elektrolyse- und Brennstoffzellen weisen zwar hohe Stromdichten auf, jedoch werden teure Edelmetalle wie Platin und Iridium in den Elektroden verwendet und es können nur mittelmäßige Wirkungsgrade erzielt werden. Das Ziel der Forschungsgruppe ist daher die Entwicklung und Untersuchung von Membranen für alkalische Elektrolyten, die mit wesentlich kostengünstigeren Nickel-Elektroden arbeiten, die Projektpartner Gaskatel herstellt. Parallel dazu entwickelt der Projektpartner Sera Hydrogen GmbH aus Immenhausen im Landkreis Kassel einen kompakten Verdichter, der den Standard-Tankstellendruck von 700 bar erreichen kann. Dadurch kann der selbst produzierte Wasserstoff in Hochdrucktanks abgefüllt und gelagert werden.
Prototyp soll entstehen
In der zweiten zweijährigen Projektphase will nun das Forschungsteam, bestehend aus drei Doktoranden, Studierenden und wissenschaftlichen Mitarbeitenden, auf der Grundlage der bisherigen Arbeitsergebnisse gemeinsam mit Industriepartnern im Labor einen Prototyp einer innovativen Verdichterstation für grünen Wasserstoff (Elektrolyseur und Verdichter) aufbauen. „In der zweiten Projektphase wird hiermit ein Wasserstoffgerät aufgebaut, das in jeder Garage oder im Keller Platz findet“, sagt Wagner. Privathaushalte und kleine Betriebe könnten damit künftig ihren eigenen Wasserstoff herstellen.
Neben dem Energiespeicher für den Ausgleich von Versorgungsschwankungen durch eigene Photovoltaikanlagen eignet sich der so gewonnene Wasserstoff auch zur Nutzung in Brennstoffzellen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen erprobt werden. Damit soll ermöglicht werden, dass Wasserstoff nicht nur im industriellen Umfeld produziert und dann transportiert wird, sondern in gewissem Maße auch dezentral erzeugt und genutzt werden kann.
Die zweite Projektphase wird durch die hessische Landesregierung mit rund einer halben Million Euro gefördert. „Die erneute Förderung unseres Projekts freut uns sehr“, sagt Wagner. Sie zeige auch, dass in Zusammenarbeit von Lehre, Forschung, Industrie und staatlicher Förderung praktische und anwendbare Technologien für eine umweltfreundlichere Zukunft entwickelt werden könnten.
