Zellspannungs-Monitoring im Elektrolyseur erhöht Lebensdauer und Effizienz

Das Monitoring der Zellspannung verbessert die Lebensdauer und Effizienz von Elektrolyseuren bei der Produktion von grünem Wasserstoff.

Elektrolyseure sind heute noch maß­geschneiderte Einzel­anfertigungen, wie die 5-MW-Anlage von Hystar in Polen.

© Hystar

Für die Energiewende braucht es grünen Wasserstoff, der mit Strom aus Sonne und Wind in Elektrolyseuren erzeugt wird. Weil die saubere Energie knapp und abhängig von Sonnenschein und Wind ist, ist bei der Elektrolyse eine hohe Effizienz und Flexibilität wichtig. Das norwegische Unternehmen Hy­star verfügt mit seiner patentierten Technologie über den nach eigenen Angaben derzeit weltweit effizientesten Stack für PEM-Elektrolyseure.

Diese bestehen aus einem Sandwich aus Dutzenden oder gar hunderten dünnen Zellen. Darin befinden sich zwei edelmetallbeschichtete Elektroden mit einer Membran dazwischen. Wasser strömt bei herkömmlichen Elektrolyseuren auf der Anodenseite ein und wird elektrochemisch zerlegt. Der Sauerstoff wird aus dem System geleitet, die Wasserstoffionen (Protonen) wandern durch die Proton Exchange Membran (PEM) zur Kathode, an der sie zu Wasserstoff reagieren und ebenfalls herausgeleitet werden. Die Membran kann man sich wie eine Diode in der Elektronik vorstellen: Sie lässt die Protonen nur in eine Richtung durch. Dafür muss die Membran eine gewisse Dicke haben, andernfalls gelangen doch Wasserstoffmoleküle zurück zur Anode. Im schlimmsten Fall kann es mit Sauerstoff zu einer Knallgasexplosion kommen. Jedoch verhält sich die Effizienz der Zelle direkt proportional zur Membrandicke. Die Membran sollte daher möglichst dünn sein, um die Zelle so effizient wie möglich zu betreiben.