Wasserstoff als Energieträger der Zukunft ist nicht frei verfügbar, sondern muss aufwendig hergestellt werden. Das Forschungsprojekt „Smartes Tankgerät für Wasserstoff“ verfolgt die Idee, dessen Herstellung so zu vereinfachen, dass ein Einsatz auch in Privathäusern oder kleinen Gewerbebetrieben gelingt. Es soll möglich sein, grünen Wasserstoff aus reinem Wasser mittels Elektrolyse in einer kleinen Anlage herzustellen, die mit regenerativer Energie, beispielsweise Solarstrom aus der hauseigenen Photovoltaik-Anlage, betrieben wird. Auf diesem Weg, so die Wissenschaftler, ließe sich die CO₂-neutrale Energie speichern, um so dem tages- und jahreszeitlich stark schwankenden Stromangebot aus Wind- und Photovoltaikanlagen zu begegnen.

Das Projekt unter Leitung von Enno Wagner, Professor für Mechatronische Konstruktion und Technische Mechanik an der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS), wurde 2020 begonnen und erhält nun für die Fortsetzung unter dem Titel „H2compress – Verdichterstation für grünen Wasserstoff“ eine erneute Unterstützung der hessischen Landesregierung in Höhe von knapp einer halben Million Euro aus Mitteln des LOEWE-Förderprogramms.

Kooperation mit Partnern aus der Industrie

Während der ersten Projektphase stand in einem wissenschaftlich geprägten Entwicklungszweig – im Rahmen einer Dissertation – die Grundlagenforschung an alkalischen Membranen und Elektroden im Vordergrund. Parallel baute das Team im eher anwendungstechnisch geprägten Entwicklungszweig ein erstes Funktionsmuster des smarten Tankgerätes im Labormaßstab. Im Rahmen der auf zwei Jahre angelegten zweiten Projektphase wird das Forschungsteam nun auf Basis der bisherigen Arbeitsergebnisse zusammen mit Industriepartnern im Labor eine innovative Verdichterstation für grünen Wasserstoff (bestehend aus Elektrolyseur und Verdichter) als Prototyp aufbauen.

„Hierzu entwickeln wir einen speziellen Wasserstofferzeuger (Elektrolyseur) zusammen mit unserem Kasseler Projektpartner Gaskatel, der aus günstigen Materialien gefertigt ist“, erläutert Wagner. „Die aktuell favorisierten PEM Elektrolyse- und Brennstoffzellen weisen zwar hohe Stromdichten auf, doch in den Elektroden müssen die teuren Edelmetalle Platin und Iridium eingesetzt werden und es lassen sich nur mittelmäßig gute Wirkungsgrade erzielen“, so der Wissenschaftler. Ziel ist daher die Entwicklung und Untersuchung von Membranen für alkalische Elektrolyten, die mit deutlich günstigeren Nickel-Elektroden arbeiten, die vom Projektpartner hergestellt werden. Parallel zur Entwicklung des Elektrolyseurs konstruiert der Projektpartner Sera Hydrogen aus Immenhausen (Landkreis Kassel) einen kompakten Verdichter, der den üblichen Tankstellendruck von 700 bar erzeugen kann. Somit kann der selbst erzeugte Wasserstoff in Hochdrucktanks abgefüllt und gelagert werden.

Heizen mit Wasserstoff

„In der zweiten Projektphase wird hiermit ein Wasserstoffgerät aufgebaut, das in jeder Garage oder im Keller Platz findet“, so Wagner. Privathaushalte und kleine Betriebe könnten damit künftig ihren eigenen Wasserstoff herstellen – für Brennstoffzellen-Fahrzeuge oder für die Erzeugung von Strom und Wärme in den Wintermonaten. (amo)