Wasserstoffsysteme müssen zuverlässig funktionieren und recyclingfähig sein, um den gesellschaftlichen und ökologischen Anforderungen gerecht zu werden. Fraunhofer-Forscher aus dem Wasserstoff-Leistungszentrum Hessen „GreenMat4H2“ stellen auf der Hydrogen-Expo vom 23. bis 24. Oktober 2024 in Hamburg aktuelle Entwicklungen vor, von denen die Wasserstoffwirtschaft profitieren kann. Dabei geht es beispielsweise um Elastomere für alkalisch-oxidative Bedingungen in elektrochemischen Wandlern. Außerdem wird ein verifiziertes Recyclingverfahren für Brennstoffzellen vorgestellt.
Elektrolyseure und Brennstoffzellen spielen in der Wasserstoffwirtschaft eine entscheidende Rolle. In diesen elektrochemisch aktiven Komponenten und Strukturelementen werden häufig Kunststoffe eingesetzt, beispielsweise als Dichtungen, Behälter oder Gehäusewerkstoffe. Dort sind sie Gasen und Flüssigkeiten ausgesetzt, die häufig saure oder alkalische Eigenschaften aufweisen. Für diese Kunststoffe fehlen oftmals Kenntnisse über ihr Langzeitverhalten unter diesen Bedingungen, zum Beispiel unter Wasserstoffgas. Häufig werden Fluorpolymere eingesetzt. Diese sind aufgrund neuer Umweltvorschriften in Bezug auf PFAS möglicherweise nicht mehr zukunftssicher. Für die verschiedenen Komponenten müssen daher geeignete Ersatzmaterialien identifiziert werden.
Erhöhung der Langzeitbeständigkeit von Kunststoffen unter spezifischen Betriebsbedingungen
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF stellen deshalb auf der Hydrogen-Expo das Projekt „Elastolox - Bewertung von Elastomeren unter alkalisch-oxidativen Bedingungen für elektrochemische Wandler“ vor. Es soll im November 2024 starten. Es werden weitere Partner gesucht, um gemeinsam die Eignung von Elastomeren für den Einsatz in Elektrolyseuren und Brennstoffzellen unter oxidativ-alkalischen Bedingungen zu untersuchen. Hierbei sollen auch mögliche Substitutionsmaterialien für PFAS-Werkstoffe betrachtet werden. Insbesondere im Hinblick auf Langlebigkeit und Lebensdauer sollen alternative und zuverlässig funktionierende Kunststoffe für diese spezifischen Bedingungen getestet und bewertet werden.
Kreislaufwirtschaft für Systeme und Komponenten für die Wasserstoffwirtschaft
Im Themenfeld Kreislaufwirtschaft stellen die Fraunhofer-Expertenteams ein vielseitig einsetzbares, nachhaltiges Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffzellen vor. Der erprobte Recyclingansatz aus mechanischer Vorbehandlung und chemischen Trennverfahren ist in der Lage, hochwertige Materialfraktionen wie Platingruppenmetalle (Katalysatormaterialien) von anderen Materialien zu trennen. Auch fluorhaltige Kunststoffe stehen hier im Fokus. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Trennung von CFK-Bauteilen in Kohlenstofffasern und Kunststoffmatrix vorgestellt.
Leistungszentrum Wasserstoff Hessen
Im Leistungszentrum Wasserstoff Hessen „GreenMat4H“ bündeln Fraunhofer IWKS und Fraunhofer LBF ihre Kompetenzen, um Konzepte für eine nachhaltige, geopolitisch unabhängige, effiziente und sichere Wasserstoffwirtschaft zu entwickeln. Dabei wird der gesamte Lebenszyklus von Produkten und Systemen einer Wasserstoffwirtschaft betrachtet, von der Erzeugung über die Speicherung und den Transport bis hin zur Nutzung und Verwertung.
