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Um den Klimawandel abzuwenden, spielt Wasserstoff als transportabler Energieträger eine wichtige Rolle. Soll die Energiewende gelingen, müssen jedoch viele Herausforderungen angegangen und gelöst werden. Das beginnt schon bei der Erzeugung der für die Deckung des Energiebedarfs erforderlichen Menge an Wasserstoff.
Mitgliedschaften
Der Großteil des elektrolytischen Wasserstoffs wird heute durch alkalische Elektrolyse erzeugt. Eine einzige Technologie wird jedoch nicht ausreichen, um den gesamten Bedarf zu decken. Alle Technologien müssen bestmöglich eingesetzt werden.
Die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse (PEM) wird dabei eine besonders wichtige Rolle spielen, vor allem bei der Produktion von grünem Wasserstoff. Sie eignet sich am besten für die Erzeugung von Wasserstoff aus den in ihrer Leistung oft schwankenden erneuerbaren Energien wie Sonnen-, Wasser- und Windenergie.
Für die erwähnte PEM-Elektrolyse werden Edelmetalle benötigt - einige davon sind sehr selten, wie z.B. Iridium - und sie werden in erheblichen Mengen benötigt. Auch Folgeprozesse wie die Reinigung von Wasserstoff, oder die Umwandlung in andere Formen zur leichteren Lagerung und Transport erfordern Edelmetalle.
Edelmetalle sind also für die Wasserstoffrevolution unverzichtbar, und deshalb erfordert der Wasserstoffhochlauf eine Rohstoffstrategie. Diese Strategie muss drei wichtige Aspekte abdecken:
- Innovationen zur Maximierung der Wasserstoffproduktion mit den verfügbaren Rohstoffen oder deren Abdeckung durch Hochleistungsalternativen, wie die Heraeus Elektrolyse Katalysatoren mit geringer Edelmetallbeladung
- Strategien zur Sicherung der Versorgung mit knappen Materialien wie Iridium und zur Bewältigung der spezifischen Herausforderungen wie hohe Preisvolatilität mit fortschrittlichen Services im Edelmetallhandel
- Zusätzliche Kapazitäten und Arbeitsabläufe für das Recycling von end of life Materialien zur Rückgewinnung von Edelmetallen, um einen nachhaltigen Rohstoffkreislauf zu schaffen.
Als Edelmetallspezialist ist Heraeus ein kompetenter Partner mit hohem Fachwissen in allen notwendigen Bereichen und hat erheblich in Forschung und Entwicklung sowie in das Wasserstoffrecycling investiert. Darüber hinaus engagieren wir uns aktiv in der Wasserstoff-Community und tragen dazu bei, die Wasserstoffrevolution zu verwirklichen.
Heraeus ist Mitglied in verschiedenen Organisationen, die sich für die Wasserstoffwirtschaft engagieren, unter anderem im Hydrogen Council, Hydrogen Europe, Ammonia Energy Association, European Clean Hydrogen Alliance und The Fuel Cell and Hydrogen Energy Association (FCHEA).
Darüber hinaus beteiligen wir uns aktiv an Projekten, um die Entwicklung von Lösungen zu beschleunigen, die die Einführung von Wasserstoff ermöglichen.
Länge des Projekts: fünf Jahre
Am 13. März 2024 kündigte das US-Energieministerium (DOE) die Bereitstellung von 750 Millionen Dollar für 52 Projekte in 24 Bundesstaaten an, um die Kosten für sauberen Wasserstoff drastisch zu senken und die amerikanische Führungsrolle in der wachsenden Wasserstoffindustrie zu stärken. Unter den Empfängern wurde das American Institute of Chemical Engineers (AIChE) ausgewählt, um H2CIRC zu leiten. H2CIRC ist ein neues „Rückgewinnungs- und Recycling“-Konsortium, das mit der Entwicklung innovativer und praktischer Ansätze beauftragt ist, um die Rückgewinnung, das Recycling und die Wiederverwendung von Materialien und Komponenten für Wasserstoffbrennstoffzellen und Elektrolyseure zu ermöglichen. Diese Entwicklung wird durch Bundesmittel in höhe von 50 Millionen Dollar über fünf Jahre unterstützt, die der AIChE für das Hydrogen Electrolyzer and Fuel Cell Recycling Consortium zur Verfügung gestellt werden. Die Finanzierung wird vom DOE's Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office bereitgestellt.
Die AIChE wird ein Konsortium leiten, das nationale Laboratorien, Universitäten und wichtige Partner aus der Brennstoffzellen- und Elektrolyseurindustrie umfasst. Im Rahmen des Projekts werden Recyclingtechnologien entwickelt und demonstriert, um die Probleme am Ende der Lebensdauer und in der Lieferkette von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zu lösen. Ziel des Projekts ist es, der Wasserstoffindustrie ein Konzept für die effiziente und nachhaltige Rückgewinnung und Wiederverwertung von Materialien und Komponenten aus Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zu liefern.
Laufzeit: 01.07.2023 - 30.06.2026
Das ultimative Ziel des UnLOHCked-Konsortiums ist es, das volle Potenzial der LOHC-Technologie (Liquid Organic Hydrogen Carrier) für die Wasserstofflogistik durch die Entwicklung einer gänzlich CO2-freien Dehydrierungsanlage zur Stromerzeugung auszuschöpfen. Dies soll durch den Einsatz einer direkt gekoppelten Technologie zur Umwandlung von flüssigen Wasserstoffträgern in Strom und Wasserstoff unter energieeffizienten Bedingungen und mit hoch optimierten Katalysatoren erreicht werden.
Entscheidend für den Projekterfolg ist die Entwicklung einer innovativen, kostengünstigen und nachhaltigen LOHC-Technologie mit verbesserter thermischer Energieeffizienz im Dehydrierungsschritt sowie die Entwicklung neuer Katalysatoren mit hoher Produktivität und katalytischer Stabilität. Die Leistungsfähigkeit der Technologie soll in einer LOHC-Dehydrierungsanlage mit direkter thermischer Kopplung an eine SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) zur Erzeugung von erneuerbarem Strom und Wasserstoff demonstriert werden. Heraeus Precious Metals trägt mit seiner Expertise in der Edelmetallkatalyse und seinem Know-how in der Herstellung von Edelmetallkatalysatoren maßgeblich zum Erfolg des Projektes bei.
Laufzeit: 01.01.2023 - 31.12.2025
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt PEMTASTIC zielt darauf ab, die wichtigsten technischen Herausforderungen zu bewältigen, um die Lebensdauer von Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für Schwerlastanwendungen zu erhöhen. Diese Herausforderungen werden mit einer Kombination aus modellbasiertem Design und der Entwicklung einer stabilen katalysator-beschichteten Membran (CCM) unter Verwendung innovativer Materialien, die für den Schwerlastbetrieb bei hohen Temperaturen (105°C) ausgelegt sind angegangen.
Laufzeit: 01.12.2022 - 31.12.2025
Die aus der Automobilindustrie stammende Proton Exchange Membrane (PEM)-Brennstoffzellentechnologie ist auch für die künftige Luftfahrtindustrie von großem Interesse. Während die Brennstoffzellensysteme in der Automobilindustrie auf etwa 100 kW begrenzt sind, benötigt ein Flugzeug eine wesentlich höhere Leistung (mehrere MW). Außerdem muss das System unter verschiedenen Bedingungen arbeiten, dabei leicht sein und die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards der Luftfahrt erfüllen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden im Rahmen des dreijährigen BRAVA-Projekts bahnbrechende Teilsystemtechnologien (u. a. Katalysatoren, Membranen, Kühlsysteme und Wärmetauscher sowie Luftzufuhr) für ein BZ-basiertes Stromerzeugungssystem (PGS) für die Luftfahrt entwickelt.
Laufzeit: 01.05.2021 - 31.12.2025
Aufbau eines Materialflusses für die Serienproduktion von PEM Elektrolyseuren – Anpassung und Vorbeugung von Engpässen in den Aufarbeitungskapazitäten für Pt- & Ir-Materialströmen, sowie Schließung des Kreislaufs durch die Katalysatorherstellung.
Laufzeit: 01.05.2021 - 31.12.2025
Aufbau und Erweiterung von Recyclingkapazitäten für Pt- & Ir-Abfallströme aus Elektrolyseuren im Bereich der GW-Produktion mit dem Fokus auf die erste Verarbeitung der End-of-life Elektroden – CCM (catalyst coated membrane) bzw. MEA (membrane electrode assembly) – sowie die Edelmetallwertfeststellung in der sogenannten Beprobung.
Länge des Projekts: 01.04.2021 - 31.12.2025
Demonstration der großskaligen Realisibarkeiterbarkeit der PEM EL Technologie durch die signifikante Reduzierung des Ir-Gehalts bei gleichzeitig hocheffizientem und langlebigem Betrieb in dementsprechenden MEA-Konzepten..
Laufzeit: 01.04.2021 - 31.12.2025
Stack Scale up – Industrialisierung PEM Elektrolyse. Verringerung der Anlageninvestitionskosten durch höhere Lebensdauer, geringere Herstellkosten sowie die Weiterentwicklung von großserientauglichen Produktionsverfahren.
Laufzeit: 01.04.2021 - 31.12.2025
Stoffliches Recycling und Einstellung der Edelmetallqualitäten in Abhängigkeit mit den neuen metallurgischen Prozesskonzepten und unter Berücksichtigung der vorliegenden industriellen Prozessführung.
Completed Projects
Laufzeit: 01.10.2021 - 30.09.2024
Entwicklung einer elektrochemischen Abtrenntechnologie für Wasserstoff direkt aus
dem Erdgasnetz, bei Erzielung möglichst hoher Reinheiten.
Laufzeit: 01.03.2021 - 30.06.2024
Neuartige bifunktionelle Elektrokatalysatoren für Brennstoffzellenanwendungen.
Laufzeit: 01.03.2021 - 28.02.2024
Katalysator-Optimierungs-Vorhaben für stabile Aktivität über die Lebensdauer in Nutzfahrzeug-Brennstoffzellen.
Laufzeit: 01.01.2021 - 30.06.2024
Elektrolyse & Brennstoffzellen: Allgemeine Untersuchungen an Elektrodenbeschichtungsprozessen.
Laufzeit: 01.06.2019 - 21.12.2022
Entwicklung von hoch-skalierbaren Produktionstechnologien für katalysatorbeschichtete Membranen und Membran-Elektroden-Einheiten, basierend auf robusten und großvolumig darstellbaren Elektro-Katalysatoren, die die Anforderungen für den automobilen Massenmarkt erfüllen.
Laufzeit: 01.04.2019 - 31.03.2022
Entwicklung von PEM Brennstsoffzellen- und Elektrolysetechnologie der nächsten Generation durch den Einsatz von hochentwickleten Herstellmethoden für Bipolarplatten und poröse Transportschichten.
Laufzeit: 01.10.2016 - 30.09.2022
Erforschung, Validierung und Implementierung von "Power-to-X" Konzepten – Technologie-Pfad Wasserstoff als Energie-Vektor. Die H2O-Elektrolyse in PEM (Polymerelektrolytmembran) Elektrolyseuren mit verbessertem Wirkungsgrad, einer verringerten Edelmetallbeladung der Elektroden, sowie sowie dünneren Membranen .
Empfohlene Publikationen
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Dr. Michael George und Dr. Christian Gebauer von Heraeus Precious Metals befassen sich mit der Rolle, die Wasserstoff-Brennstoffzellen bei der Entwicklung von Materialien für Schwerlastfahrzeuge spielen könnten.
| Veröffentlicht |
Titel |
Thema |
Autor |
|---|---|---|---|
| Jan 2026 | Whitepaper Debunking Myths: The Role of Platinum Group Metals for a Hydrogen Future | Die wichtigsten Missverständnisse über die Nutzung und Beschaffung von Platingruppenmetallen werden aufgegriffen und mit Fakten widerlegt. (in Englisch) | Heraeus Precious Metals |
| Sep 2025 | Jährliche Veröffentlichung der Internationalen Energieagentur, die die weltweite Wasserstoffproduktion und -nachfrage verfolgt und Einblicke in die neuesten Entwicklungen in den Bereichen Politik, Infrastruktur, Handel, Investitionen und Innovation gibt. | International Energy Agency | |
| Sep 2025 | Global Hydrogen Compass 2025 | Fortschritte in der Industrie und Erkenntnisse aus der ersten Welle ausgereifter Projekte für sauberen Wasserstoff | Hydrogen Council |
| Jul 2025 |
A Call to Action: Accelerate Hydrogen Mobility for Europe’s Sustainable, Competitive and Resilient Industrial Future (Ein Aufruf zum Handeln: Beschleunigung der Wasserstoffmobilität für eine nachhaltige, wettbewerbsfähige und widerstandsfähige industrielle Zukunft Europas) |
CEO offener Brief an die Europäische Kommission | Global Hydrogen Mobility Alliance |
| Jun 2025 |
Conceptual Recycling Chain for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers—Case Study Involving Review-Derived Model Stack (Konzeptionelle Recyclingkette für Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseure – Fallstudie mit einem aus einer Überprüfung abgeleiteten Modellstapel) |
Recycling von PEMWE-Rohstoffen |
Bernd Friedrich et al 2025 Recycling, MDPI |
| Mär 2025 |
Hydrogen: Closing the cost gap – Unlocking demand for clean hydrogen by 2030 (Wasserstoff: Die Kostenschere schließen – Die Nachfrage nach sauberem Wasserstoff bis 2030 ankurbeln) |
Bericht skizziert Lösungen zur Erschließung von Geschäftsmöglichkeiten | Hydrogen Council |
|
Jan 2025 |
Electrolyser Partnership input for the Clean Industrial Deal (Input der Elektrolyseur-Partnerschaft für den Clean Industrial Deal) |
Empfehlungen für die Entwicklung von Wasserstoff in Europa |
European Clean Hydrogen Alliance |
| Okt 2024 | Global Hydrogen Review 2024 (Globaler Überblick über Wasserstoff 2024) | Vergleich H2 und Anwendungen | IEA |
| Sep 2024 | Hydrogen Insights 2024 (Wasserstoff Einblicke 2024) | Stand der globalen Hydrogen Economy | Hydrogen Council (McK) |
| Jan 2024 | Länderanalyse 2023 – Internationale Wasserstoff-Strategien im Vergleich | Länder-Roadmaps, Transportwege, Kosten |
Wasserstoff-Kompass DECHEMA, acatech |
| Aug 2023 | A Comparative Study on the Activity and Stability of Iridium-Based Co-Catalysts for Cell Reversal Tolerant PEMFC Anodes (Eine Vergleichsstudie zur Aktivität und Stabilität von Iridium-basierten Co-Katalysatoren für PEM Brennstoffzellen Anoden unter Wasserstoffverarmung) | Material Innovation für PEM-Brennstoffzellen | Robert Maric et al 2023 J. Electrochem. Soc. |
| Jul 2023 | Fortschreibung der Nationalen Wasserstoffstrategie | Nationale Wasserstoffstrategie Deutschland | Federal Ministry for Education and Research, Germany |
| Mar 2023 | Supply chain analysis and material demand forecast in strategic technologies and sectors in the EU – A foresight study (Analyse der Lieferkette und Vorhersage des Materialbedarfs in strategischen Technologien und Sektoren in der EU - eine vorausschauende Studie) | Rohstoffe und Lieferketten | Joint Research Centre, EUC |
| Jan 2022 | Mineralische Rohstoffe für die Wasserelektrolyse – Themenheft | Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe | DERA |
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