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Neue Membran für die Wasserelektrolyse

Die Wasserelektrolyse ist eine zentrale Technologie der Energiewende. Überschüssig produzierter Strom aus Wind und Sonne kann damit in chemische Energie umgewandelt werden. Bei der alkalischen Wasserelektrolyse ist die Membran besonders wichtig für Effizienz und Reinheit des produzierten Wasserstoffs. Eine an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) neu entwickelte Membran macht das Verfahren nun effizienter und kostengünstiger.

Seit dem Verbot von Asbest im Jahre 1993 ist man auf der Suche nach Ersatzmaterialien für Membranen für die alkalische Elektrolyse (AEL). Die Standardersatzprodukte sind meist Zirfon (auf ZrO2 basiert) oder Ryton (Kunststoff). Beide Produkte haben aber erhebliche Nachteile wie z. B. mangelnde mechanische (Sprödigkeit) und thermische Stabilität, komplizierte und damit teure Herstellungsbedingungen und geringe Ionenleitfähigkeit oder zu hohe Gasdurchlässigkeit, was wiederum eine geringe Qualität des produzierten Wasserstoffs zur Folge hat. Am Zentrum für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum haben Wissenschaftler um Dr. Jelena Stojadinovic nun eine Membran auf Kunststoffbasis entwickelt, welche erstmals alle gewünschten Vorteile in sich vereint und gleichzeitig – im Gegensatz zu Asbest – umwelt- und gesundheitsverträglich ist.

Fortschrittsmotor Klimaschutz:

  • Gründung eines Start-up an der RUB
  • Kostengünstigere Produktion von Membranen
  • Steigerung der Effizienz der alkalischen Wasserelektrolyse
  • Nachrüstung bestehender Elektrolyseure möglich

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Foto: RUB Katja Marquard

Die kleinen Gas-Separatoren charakterisieren die RUB-Forscherinnen im Labor zum Beispiel im Hinblick auf Gasdichte und Ionenleitfähigkeit.

Die großen Membranen werden unter Industriebedingungen getestet. Aktuell sind auch noch größere Exemplare mit einem Durchmesser von 600 Millimetern in der Entwicklung.

Links: Dr. Jelena Stojadinovic, Rechts: Dr. Edyta Madej



Prototyp für Industriebedingungen erfolgreich hergestellt

Mit der Wasserelektrolyse kann überschüssig produzierter Strom aus Wind und Sonne in chemische Energie umgewandelt werden. Wasser wird dabei elektrolytisch in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten. Wasserstoff ist ein wertvoller chemischer Rohstoff, der Anwendung findet z. B. in E-Mobilität oder chemischer Produktion. Diese Form der Energieumwandlung fungiert damit als Stromspeicher. In umfangreichen Modellversuchen wurde am Zentrum für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum der Mechanismus der Gastrennung und Ionendiffusion analysiert und auf Basis dieser neugewonnenen Kenntnisse die Membran entwickelt. Der MEMBRASENZ-Separator wird durch chemische Modifikation einer Polymer-Matrix produziert. Ein Prototyp des Produktes wurde unter Industriebedingungen erfolgreich getestet. Die o. g. positiven Eigenschaften wurden festgestellt, einzig die Langzeitstabilität unter Arbeitsbedingungen ist noch nicht endgültig erwiesen.

Firma „Membrasenz“ gegründet

Im Juni 2015 wurde das Start-up „Membrasenz“ gegründet, das die Membran vertreiben soll. Ein streng geprüfter Businessplan prognostiziert sehr gute Verkaufszahlen, sowohl in Europa als auch in den USA. Bestehende Elektrolyseure können ohne Probleme mit dieser Membran nachgerüstet werden, Kooperationen mit Herstellern von Elektrolyseuren sind schon vorhanden.
Membrasenz hat den ersten Platz beim KUER-Businessplan Wettbewerb 2015 erreicht. Außerdem wurde Dr. Jelena Stojadinovic auf der Hannover Messe zur "Engineer Power Woman 2015" gewählt und erzielte beim Darboven IDEE-Förderpreis für Existenzgründerinnen 2015 in Hamburg den 1. Platz.


Foto: Privat

„Diese Membran hat das Potenzial der alkalischen Wasserelektrolyse einen richtigen Aufschwung zu verleihen!“

Dr. Jelena Stojadinovic, Geschäftsführerin Membrasenz und Wissenschaftlerin an der Ruhr-Universität Bochum




Partner und Förderer


Partner:
  • Membrasenz
  • Ruhr-Universität Bochum, Zentrum für Elektrochemie
Förderer:
  • Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BmWi)
Beratungsstellen:
  • EnergieAgentur.NRW