Hydrogen Systems
Im Laufe der Jahre wurde die Umwelt durch die übermäßige und anhaltende Verbrennung von fossilen Brennstoffen als Energiequelle erheblich in Mitleidenschaft gezogen und verschmutzt. Die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks ist daher eine wesentliche Herausforderung für die Gesellschaft und die Industrie. Denn heute und in den kommenden Jahrzehnten sind Alternativen zu einem Leben auf der Basis fossiler Ressourcen notwendig.
Dabei ist insbesondere die Dekarbonisierung des Energie- und Transportsektors als Hauptverursacher der CO2-Emissionen anzustreben. In diesem Zusammenhang wird Wasserstoff (H2) immer wichtiger, um die globale Erwärmung zu bekämpfen. Beim Einsatz erneuerbarer Energien kann Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser CO2-frei erzeugt werden.
Dieser "grüne" Wasserstoff dient als Energiespeichermedium und kann in industriellen Anwendungen weiterverwendet werden, zum Beispiel in der Stahlproduktion, bei der Herstellung alternativer Kraftstoffe und Chemikalien oder bei der direkten Verwendung als Brennstoff für Brennstoffzellen.
Die kosteneffiziente Produktion von grünem Wasserstoff im industriellen Maßstab stellt ein wichtiges Element auf dem Weg zu einer emissionsfreien Gesellschaft dar.
Weltweit haben Staaten begonnen, Strategien zu entwickeln, um bis 2050 das Ziel einer klimaneutralen Gesellschaft durch den Einsatz von Wasserstoffsystemen und grünem Wasserstoff zu realisieren.
Mit mehr als 160 Jahren Erfahrung im Bereich Edelmetallen ist Heraeus auf chemische Prozesskatalysatoren spezialisiert und bietet ein umfassendes Sortiment an homogenen und heterogenen Katalysatoren an.
Wasserstofferzeugung und -aufbereitung
PEM-Elektrolyse: Katalysatoren für Elektroden
Platin Präkursoren für Bipolarplatten
Alkalische Wasserelektrolyse (AWE)
Hochtemperatur-Elektrolyse (SOEC)
Nutzung grüner Energie
Speicherung und Rückgewinnung von Wasserstoff
Verbrauch von Wasserstoff
Platin Präkursoren für Bipolarplatten
Downloads
- Hydrogen Systems at Heraeus Precious Metals
- Ruthenium Catalyst for PEM Electrolysis
- Ammonia Cracking
- Electrocatalysts for PEM Electrolyzers
- Electrocatalysts for PEM Fuel Cells
- Boosting the Fuel Cell Operation
- Gas Purification
- High Temperature Electrolysis (SOEC)
- Low Iridium Electrocatalyst for PEM Electrolyzers
- Precious Metal Recycling
Nutzung "Grüner" Energie
Um den Klimawandel abzuwenden und die angestrebten "Net-Zero"-CO2-Emissionen zu erreichen, haben sich die Regierungen ehrgeizige Ziele gesetzt. Dies ist eine große Herausforderung für alle Bereiche, besonders aber für den Energiesektor als einer der dringlichsten Bereiche mit hoher Komplexität. Dabei müssen neue Rohstoffe die gleichen Anforderungen erfüllen wie die fossilen Energieträger. Sie müssen in der erforderlichen Größenordnung verfügbar, lagerfähig, transportabel und darüber hinaus wirklich kohlenstoffneutral sein.
Prinzipiell gibt es genügend grüne Energie, wie zum Beispiel Strom aus Wind und Sonne. Vorausgesetzt, dass der Aufbau der Infrastruktur im erforderlichen Umfang gelingt, um diese natürlichen Ressourcen zu nutzen.
In beiden Bereichen sind Edelmetalle im Spiel, zum Beispiel bei Schleifring-Anwendungen für Windkraftanlagen oder den Silberpasten für Solarzellen.
Aber die Stromerzeugung allein, selbst wenn sie in ausreichender Menge erfolgt, genügt nicht. Denn der Output von Ökostromquellen schwankt je nach Wetter, Tages- und Jahreszeit. Will man kontinuierlich Energie zur Verfügung haben, müssen Möglichkeiten geschaffen werden, die Energie zu speichern und später wieder abzurufen. Außerdem muss er transportabel sein, idealerweise durch eine dezentrale Infrastruktur, die bereits vorhanden ist.
Dies kann erreicht werden, wenn man grünen Strom durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff transferiert - und dann entweder direkt (durch Verbrennung oder in einer Brennstoffzelle) nutzt oder in komplexere Träger wie Ammoniak , LOHC oder SNG umwandelt.
Für die Wasserelektrolyse gibt es mehrere Technologien, die jedoch nicht gleichermaßen für die fluktuierende Energie aus erneuerbaren Stromquellen geeignet sind. Die Methode der Wahl für grünen Strom ist die PEM (Protonenaustauschmembran)-Elektrolyse, da sie mit vergleichsweise schnellen Startzeiten arbeitet und weniger Platz benötigt als z.B. die AEL (Alkali-Elektrolyse), was in manchen Umgebungen, z.B. in Offshore-Windparks, ein limitierender Faktor sein kann. Außerdem kann sie bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden als z. B. die SOEC (Solid Oxide Electrolysis), die sich besser für Anwendungen eignet, bei denen Abwärme aus anderen Prozessen verfügbar ist.
Die PEM-Elektrolyse wird in Zukunft eine wichtigere Rolle spielen, da diese relativ neue Technologie ein interessantes Potenzial für eine wirklich kohlenstoffneutrale Deckung des Dekarbonisierungsbedarfs aufweist.
Innovationen in Bezug auf Edelmetalle zielen hier auf die Reduzierung der benötigten Edelmetallbeladung pro GigaWatt, die langfristige Stabilität und eine nachhaltige Beschaffungsstrategie für die Rohstoffe ab, um den Wasserstoffausbau zu ermöglichen.
Heraeus Elektrolyse Katalysatoren mit geringer Edelmetallbeladung sind ein wichtiger Schritt auf diesem Weg, ebenso wie Investitionen in die erforderlichen Kapazitäten für das Recycling von Altmaterialien.
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