DURAION® Membran
Die globalen Net-Zero-Ziele für 2050 erfordern eine fundamentale Umstellung unserer Industrien. Viele Sektoren können elektrifiziert werden und so durch den Umstieg auf Strom aus erneuerbaren Energien defossiliert werden. Jedoch gibt es Industrien, die nicht so einfach bzw. gar nicht elektrifiziert werden können, wie die Stahlproduktion oder auch die chemische Industrie, die Wasserstoff als Rohstoff benötigt. Diese Kernbereiche unserer Wirtschaft lassen sich schlicht nicht ohne den Einsatz von grünem Wasserstoff defossilieren.
Der enorme Bedarf dieser Industrien ist der Motor für einen zukünftigen grünen Wasserstoffmarkt: Den großskaligen Ausbau der Elektrolyse-Kapazitäten. Die kritische Hürde für diesen Hochlauf ist heute jedoch die Wirtschaftlichkeit – grüner Wasserstoff muss industriell und zu wettbewerbsfähigen Kosten produziert werden können.
DURAION® für die AEM Elektolyse
DURAION® ist das Herzstück der der AEM-Elektrolyseuren – und der Hebel, um grünen Wasserstoff im industriellen Maßstab ökonomisch rentabel zu machen.
Die Evonik Innovation Factory entwickelte mit der anionenleitenden DURAION® Membran – kurz AEM - eine technologische Schlüsselkomponente, die genau hier ansetzt. Diese Entwicklung wurde durch starke strategische Partnerschaften und Leitprojekten beispielsweise im H2 Giga-Verbund unterstützt. In der Elektrolyse wird Wasser unter Einsatz von elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der Einsatz der DURAION® Membrane in der AEM-Elektrolyse ist die technologische Basis, um die ökonomischen Barrieren für die Wasserstoffwirtschaft der Zukunft abzubauen.
Vor über 10 Jahren begannen die Forscher der Evonik Innovation Factory die Monomere für die DURAION® Materialplattform zu entwickeln. Nach intensivem Screening und der Optimierung der Polymereigenschaften wurden frühe Membranmuster (Minimum Viable Product) bereits intern als auch extern getestet. In den folgenden Jahren trieb das Laborteam gemeinsam mit Spezialisten von Evonik High-Performance Polymers die technologische Entwicklung und das Scale-up voran. Heute fertigen wir DURAION® bereits im industriellen Maßstab: Mit einer Beschichtungsbreite von 100 cm verfügen wir über eine Kapazität, die jährlich bis zu 2,5 GW Elektrolyseleistung ausstatten kann.
Vorteile der AEM-Elektrolyse
Mit der AEM-Elektrolyse können die Investitions- und Betriebskosten im Vergleich zu etablierten Verfahren wie die PEM-Elektrolyse (Proton Exchange Membrane Electrolysis) und die klassische alkalische Elektrolyse (AEL) gesenkt werden. Da der Betrieb unter leicht alkalischen Bedingungen stattfindet, müssen nicht zwingend Edelmetallkatalysatoren eingesetzt werden und preiswerte Werkstoffe können für das Zelldesign verwendet werden.
Im Gegensatz zur AEL kann die AEM-Elektrolyse bei höheren Stromdichten betrieben und dynamisch gesteuert werden. Dies resultiert in einer hohen Flexibilität für die Kopplung mit fluktuierenden erneuerbaren Energien.
Trotz dieser Vorteile fehlte bisher der kommerzielle Durchbruch der AEM-Elektrolyse. Grund dafür war, dass keine Membrane zur Verfügung standen, die hohe ionische Leitfähigkeit bei gleichzeitiger ausgezeichneter mechanischer Stabilität und chemischen Beständigkeit über die gesamte Lebensdauer vereinten. Unsere DURAION® Membrane erfüllt diese Anforderungen und zeigt zudem einen geringen Hydrogen Crossover (Diffusion von Wasserstoff auf die Sauerstoffseite).
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