Technologie: Elektrolyseur

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Beim Einsatz von erneuerbaren Energiequellen zur Wasser-Eelektrolyse ist es entscheidend, die Zerstörung der Elektroden auf Grund von Schwankungen der Eingangsleistung zu verhindern. Sowohl die mechanische Stabilität als auch die Effizienz des Elektrolyse-Prozesses nehmen sonst rapide ab. Die Lebensdauer normaler Elektroden bei stark schwankender Belastung beträgt nur wenige Stunden. Aus diesem Grund werden Elektrolyseure üblicherweise konstant bei Nennlast gefahren.

Ferner korrodieren Standard-Elektroden, wenn die Elektrolyse abgeschaltet ist, falls keine Schutzspannung anliegt. Dies erfordert eine Eigenstromversorgung und bedeutet einen zusätzlichen Energieaufwand.

Im Rahmen von EUHYFIS wurden verbesserte Materialien entwickelt und geprüft. Elektroden dieses neuen Typs waren in einer 5 kW Testanlage für mehr als 1.200 Stunden harten Bedingungen ausgesetzt. Selbst nach mehr als 3.000 Unterbrechungen der Stromzufuhr und einer großen Zahl starker Leistungsschwankungen, die von einem Simulator entsprechend einer Windkraftanlage generiert wurden, trat keine Deaktivierung der Elektroden auf. Auch war keine Schutzspannung zu ihrer Stabilisierung nötig.

Die neuen Elektroden zeichnen sich außerdem durch ein vorteilhaftes Verhältnis von Stromdichte und Zellspannung aus. Bei 75°C und 4000 A/m² , zum Beispiel, beträgt die Spannung nur 1,75 V. Unter den gleichen Bedingungen liegt der Wert von Standardelektroden bei 2,1 V. Der Wirkungsgrad der Elektrolyse konnte also um 15% verbessert werden.

Diese Vorteile bleiben auch bei geringeren Temperaturen erhalten, die während des Anfahrens oder im Teillastbetrieb herrschen. Selbst bei 26°C (und 4000 A/m²) liegt die Zellspannung noch unter 2,1V.

Die Energie, die benötigt wird, um 1Nm³ Wasserstoff zu erzeugen, beträgt 4,2 kWh im Vollastbetrieb (4000 A/m² , 75°C). Der Wirkungsgrad erreicht damit 84,5 % bzw. 71,3% bezogen auf den oberen bzw. unteren Heizwert von Wasserstoff. Die Reinheit des Gases beträgt 99,8% und kann, falls nötig, auf 99,999 % erhöht werden. Der Auslaßdruck des Wasserstoffs liegt zwischen 6 und 30 bar.