19.05.2022

Beschichtungen für Wasserstofferzeugungstechnik

Warum Wasserstoff? Die H2-Technologie überzeugt bei der nachhaltigen Energieerzeugung

Die Beschränkung des Klimawandels durch Reduzierung des weltweiten CO2-Ausstoßes ist eine der wichtigsten Herausforderungen unserer Zeit. Um dies zu erreichen, sind vielfältige Maßnahmen notwendig, vom Einsatz neuer, regenerativer Energiesysteme bis zur Reduktion des Energieverbrauchs in der Industrie, der Mobilität und im privaten Bereich (bspw. Gebäude). Vielfach gilt – neben der Nutzung von Sonnen- und Windenergie – auch der Wasserstoff als „Schlüsselelement der Energiewende“ (Vgl. bspw. www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/wasserstoff.html). Vor allem zur Verringerung des CO2-Ausstoßes in der Industrie und in der Mobilität kann Wasserstoff einen wertvollen Beitrag leisten, sofern er klimafreundlich hergestellt wird (so genannter „grüner Wasserstoff“). Er kann zudem dazu beitragen, Teile des heutigen Energiebedarfs aus erneuerbaren, CO2-freien Quellen zu decken. Denn als flexibel speicher- und transportierbarer Energieträger kann Wasserstoff regenerativ erzeugte Energie in anderen Bereichen (Sektoren) nutzbar machen. Auch als chemischer Rohstoff bietet Wasserstoff viele Möglichkeiten für die Zukunft des Industriestandorts Deutschland. Somit kann Wasserstoff in vielen Bereichen, in denen Energie aufgewendet wird, zur Senkung des CO2-Ausstoßes beitragen.

Funktionsweise der Wasserelektrolyse

Wasserstoff ist ein Bestandteil des Wassers und fast aller organischen Verbindungen. Er ist das häufigste chemische Element und daher in großem Umfang vorhanden. Wasserstoff hat die chemische Kurzformel H₂ und ist in der Regel gasförmig und leichter als Luft. Allerdings kommt Wasserstoff in der Natur nur in gebundener Form vor, zum Beispiel als Bestandteil von Wasser. Um ihn als Energieträger nutzen zu können, muss gasförmiger Wasserstoff zunächst aus Wasser oder Methan gewonnen werden, bspw. durch Elektrolyse. Bei der Elektrolyse wird mit Hilfe von Strom, der über Elektroden zugeführt wird, Wasser in seine Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff getrennt. Dabei werden zwei Wassermoleküle in zwei Wasserstoffmoleküle und ein Sauerstoffmolekül aufgespalten. Anschließend wird der Wasserstoff unter Zugabe von Kohlenstoffdioxid methanisiert. Danach kann er bspw. ins Erdgasnetz eingespeist werden („Weiterverarbeitung“ des Wasserstoffs).

Rolle der Oberflächentechnik

Neben Forschung und Entwicklung, Ingenieurleistungen und Anlagenbau nimmt auch die Oberflächentechnik eine wichtige Rolle ein, um Wasserstofftechnologien „fit für die Zukunft“ zu machen. Denn sie kann durch die Entwicklung entsprechender Funktionsschichten dazu beitragen, Bauteile und Komponenten, die in der Wasserstofftechnologie eingesetzt werden, mit neuen Eigenschaften zu versehen – von der Erhöhung der Lebensdauer über Schutzfunktionen bis zur Steigerung des Wirkungs- und Effizienzgrades.

Beschichtungsoptionen für die Wasserstofftechnologie

Unsere Kompetenz bei der Holzapfel Group umfasst Lösungen zur Wirkungsgradverbesserung mittels Energieeinsparung durch Effizienzsteigerung der katalytischen Wirkung bei den Schichten ebenso wie Lösungsansätze für skalierbare Prozesse sowie Möglichkeiten für die Stackmontage und -prüfung. Wir können Bauteile für Elektrodenpackages wie Anoden, Kathoden, Mittelbleche und Endplatten, aber auch Zellrahmen und wasserführende Komponenten, mit einer funktionellen Korrosionsschutzschicht versehen. Für die alkalische Wasserelektrolyse können wir Bauteile bis zu einer Größe von 2300 x 2100mm beschichten. Dafür stehen Verfahren wie Chemisch Nickel, Nickelsulfamat, galvanisch Nickel, Silber, Zinn, Zink-Nickel oder Beschichtungskombinationen zur Verfügung.

Die Notwendigkeit der Beschichtung der einzelnen Bauteile liegt zum einen in der Beständigkeit und Lebensdauer des Gesamtsystems begründet. So kann ein aufgebrachter Korrosionsschutz zur längeren Haltbarkeit beitragen. Ein weiterer Grund ist die Wirkungsgradverbesserung. Auf der mechanischen Seite sorgt diese für die Optimierung der Elektrodenpackages. Im Vergleich zur Nickelbeschichtung bieten unsere Verfahren einen besseren Wirkungsgrad.

Zudem entwickeln, produzieren und montieren wir bei der Holzapfel Group komplette, individuelle Elektrodenpackages mit gasdichten, stoffschlüssigen Verbindungen.

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