Effizienz- und Leistungssteigerung von Elektrolyseursystem durch blasenfreie Elektrolyse

Die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse gilt als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Gleichzeitig sind heutige Elektrolyseverfahren noch mit hohen Energieverlusten und Kosten verbunden, insbesondere durch die Bildung von Gasblasen sowie komplexe Zellstrukturen.

Um Wasserstoff wettbewerbsfähig und großskalierbar bereitzustellen, braucht es effizientere und robustere Technologien. Neue Zellkonzepte müssen daher nicht nur im Labor funktionieren, sondern auch unter realen industriellen Bedingungen zuverlässig und wirtschaftlich einsetzbar sein.

Im Projekt „HollowEL“ werden neuartige Herstellungsprozesse für eine innovative Bauform von PEM-Elektrolysezellen entwickelt. Kern des Ansatzes ist eine blasenfreie Wasserelektrolyse, bei der Wasser direkt in die Polymermembran eingebracht wird. Dadurch lassen sich Energieverluste reduzieren und gleichzeitig die Effizienz der Wasserstoffproduktion deutlich steigern.

Ein im Labormaßstab bereits erfolgreich demonstriertes Konzept wird im Projekt gezielt für die industrielle Anwendung weiterentwickelt. Dazu werden Materialien, Zellgeometrien und Fertigungsprozesse so angepasst, dass größere Zellformate und eine zuverlässige Serienproduktion möglich werden. Ein besonderer Fokus liegt auf Hohlfaser-verstärkten Membranen, die eine verbesserte Stabilität und Herstellbarkeit ermöglichen und damit auch das Kostenpotenzial der Technologie reduzieren.

Das Fraunhofer IMWS übernimmt die Gesamtkoordination des Projekts sowie die Validierung der Membranverbunde. Mithilfe von Modellierung und experimenteller Analytik werden zentrale Prozesse wie Wassertransport, Ionenleitung und das Verhalten im Betrieb untersucht. Ziel ist es, Materialien und Designs gezielt zu optimieren sowie belastbare Richtlinien für die Auslegung und den Betrieb von Elektrolysezellen und -stacks abzuleiten.

So schafft das Projekt die Grundlage, die blasenfreie Elektrolyse bei hohen Leistungsdichten zuverlässig zu demonstrieren und den Weg für ihre industrielle Umsetzung zu ebnen.