Eine große Hürde für die Skalierung der Proton Exchange Membrane (PEM)-Elektrolyse ist ihr Bedarf an Platingruppenmetallen (PGM) als Katalysatormaterial. Hier setzen Heraeus Precious Metals und Jolt Solutions mit ihrer neuen Kooperation an, wie Heraeus am Mittwoch (22. Januar) mitteilte.
Im Zentrum der Zusammenarbeit steht das von Jolt entwickelte „Sparkfuze“-Beschichtungsverfahren. Anders als konventionelle Technologien nutze diese Methode eine exotherme Reaktion, um die katalytisch aktiven Edelmetalle direkt in die Oberfläche des metallischen Substrats zu imprägnieren. Das Ergebnis seien Elektroden mit hoher katalytischer Aktivität und verbesserter Langzeitstabilität. Dabei benötige das Verfahren deutlich weniger Energie als herkömmliche Methoden und lasse sich leicht skalieren.
Sparkfuze-Beschichtungstechnologie
Jolt Solutions produziert bislang vor allem katalysatorbeschichtete Nickelsubstrate (Elektroden) für den Einsatz in der alkalischen- und der Anionenaustauschermembran (AEM)-Elektrolyse. Dabei verfügt das 2022 gegründete Unternehmen nach eigenen Angaben bereits über Produktionskapazitäten von 100.000 m².
„Die Technologiekompetenz von Jolt und ihre Fähigkeit, Entwicklungsprojekte schnell zu skalieren, ergänzt perfekt unser Know-how im Bereich der PGM-Anwendungen“, erklärte Philipp Walter, Executive Vice President der Business Line Hydrogen Systems bei Heraeus, in einer Pressemitteilung. Heraeus bringe dabei seine Expertise in der PGM-Wertschöpfungskette ein – vom Handel über die Verarbeitung bis zum Recycling. Der hessische Metallurgie-Konzern ist in diesem Kontext bereits im Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga aktiv.
„Die Erfahrung von Heraeus in der Produktionsskalierung und den Recyclingtechnologien wird uns helfen, unser Angebot für den Markt zu optimieren“, betonte Leon Rizzi, CEO von Jolt Solutions. Die Partner planen, die Technologie zunächst für PEM-Elektrolyseure zu optimieren.
Effizientere Katalysatorschichten zur Kostenreduktion
Die PEM-Elektrolyse unterscheidet sich von anderen Elektrolyseverfahren durch ihre feste Polymermembran. Die Technologie bietet durch ihre kompakte, modulare Bauweise und die Fähigkeit zum flexiblen Betrieb gute Voraussetzungen für die Nutzung erneuerbarer Energien. Allerdings kämpft die PEM-Elektrolyse mit den Kosten: Für die hauchdünnen Katalysatorschichten werden die Edelmetalle Iridium (Anode) und Platin (Kathode) benötigt. Beide gehören zu den seltensten Elementen der Erdkruste.
Das Potenzial für eine Kostenreduktion ist daher groß. Aktuell sind alleine in Deutschland Wasserstoffprojekte mit einer Gesamtleistung von rund 7 Gigawatt in Planung, viele davon nutzen PEM-Technologie. Weltweit prognostiziert der Hydrogen Council bis 2030 eine Elektrolysekapazität von 375 Gigawatt, wovon etwa 30 Prozent als realistisch umsetzbar gelten. Weil die Katalysatorschichten dabei ein so entscheidender Kostenfaktor sind, forschen Unternehmen und Institute weltweit an deren effizienterer Nutzung – neben Platin betrifft dies vor allem auch Iridium-Katalysatoren.
Weitere Informationen zur Technologie von Jolt liefert das Unternehmensvideo:
(Quelle: Heraeus Precious Materials/2024)
