Spezial-Elektrolyseur für grünen Strom gebaut

Esteban Toledo mit dem Prototypen des neuen Elektrolyseurs (Foto: kth.se/en)

Stockholm (pte026/07.03.2024/13:30) - Mit einer neuen Technologie von Ingenieuren der Königlich-Technischen Hochschule ( https://www.kth.se/en ) lässt sich Wasserstoff mithilfe von grünem Strom sicherer produzieren als in bisher genutzten Elektrolyseuren. Grüner Strom fließt nicht so stetig wie der aus der Steckdose. Er ist abhängig von Windstärke und Sonneneinstrahlung. Eine Wolke, die eine Solaranlage zeitweise beschattet, kann den Stromfluss stark reduzieren. Das führt zu Problemen im Elektrolyseur: Die beiden erzeugten Gase, Wasser- und Sauerstoff, können sich vermischen. Es entsteht ein explosives Gemisch.

Optimale zeitliche Trennung

Mit dem neuen Verfahren kann das nicht passieren. Die beiden Gase werden in dem neuartigen Elektrolyseur zeitlich nacheinander erzeugt, sodass eine unbeabsichtigte Vermischung unmöglich ist. Damit ist das Gerät geeignet, direkt an einen Wind- oder Solarpark angeschlossen zu werden.

Bisher bestehen Elektrolyseure aus einer einzigen Zelle, die mit Wasser gefüllt und durch eine teildurchlässige Membran in zwei Bereiche geteilt ist. Zwei Elektroden tauchen hinein, zwischen denen eine elektrische Spannung erzeugt wird. An der Kathode entstehen Wasserstoff und negativ geladene Hydroxidionen, die durch die Membran zur Anode diffundieren und Sauerstoff erzeugen. Im Normalbetrieb werden die beiden Gase getrennt aufgefangen. Bei schwankendem Stromfluss funktioniert diese Trennung manchmal nicht zuverlässig.

Elektrode als Ionen-Speicher

Bei dem neuen Gerät besteht eine der beiden Elektroden aus Kohlenstoff, die gleichzeitig ein Speicher für Hydroxid-Ionen ist. Wenn sie negativ geladen ist, entsteht dort Wasserstoff. Die gleichzeitig entstehenden Ionen werden gespeichert. Wenn die Stromrichtung umgekehrt wird, werden sie freigesetzt und produzieren Sauerstoff.

"Da in unserem Gerät wegen des Wechselbetriebs keine Gefahr besteht, dass sich die Gase vermischen, können wir beliebig schwankendem Strom arbeiten. Es ist dann viel einfacher, erneuerbare Energien zu nutzen, die im Allgemeinen variabel fließt", sagt Esteban Toledo, Doktorand von Joydeep Dutta, Professor für angewandte Physik. Um das Gerät zur Marktreife zu bringen, haben die beiden Physiker das Unternehmen Caplyzer ( https://www.caplyzer.com ) gegründet. Der sogenannte Faradaysche Wirkungsgrad, also die Umsetzung von Strom in Gase, liege bei 99 Prozent. In Tests wurde festgestellt, dass die Elektroden, die normalerweise verschleißen, überraschend lange durchhalten.

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