Marl. 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.
