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So funktioniert ein Elektrolyseur

Allgemein

So funktioniert ein Elektrolyseur
Wasserstoff

Das Herzstück einer Wasserstoff-Tankstelle ist der Elektrolyseur. Er spaltet Wasser in dessen Bestandteile Sauerstoff und Wasserstoff. Das in Hamburg verwendete Aggregat ist ein Druckelektrolyseur der Firma Norsk Hydro, ein etwa einen Meter dicker und zwei Meter langer Zylinder. Aufgebaut ist er aus 100 scheibenförmigen und in Reihe geschalteten Zellen. Jede Zelle besteht aus einer Anoden- und einer Kathodenscheibe, getrennt durch eine Membran, die als Gasfilter fungiert. Der gesamte Zellblock wird von Kalilauge durchströmt.

Liegt eine Spannung von 200 Volt am Zellblock an, fließt darin Strom. Die Kathode (Minuspol) gibt Elektronen an die Lauge ab, wodurch sich Wasser in OH–Ionen und molekularen Wasserstoff spaltet. Anschließend wandern die negativ geladenen Ionen zur Anode (Pluspol). Dort liefern sie ihre Elektronen wieder ab, und es bilden sich Sauerstoff und Wasser. Die Gasbläschen schäumen die Lauge auf. Der Schaum gelangt in Gasabscheider, die die Lauge und das Gas voneinander trennen.

Während der Sauerstoff schlicht in die Atmosphäre strömt, kommt der Wasserstoff in einen Pufferspeicher, wird von Kompressoren auf einen Druck von 440 Bar verdichtet und schließlich in massiven Drucktanks gespeichert. Pro Stunde vermag der Elektrolyseur rund fünf Kilogramm Wasserstoff zu erzeugen, wozu eine Leistung von 300 Kilowatt nötig ist. Das Besondere an dem Elektrolyseur: Er produziert Wasserstoff mit einem Druck von 15 Bar. „Das Gas nimmt also nur ein Fünfzehntel seines normalen Volumens ein“, sagt Rolf Brand von der GHW in München, einer Tochter von Norsk Hydro und MTU Friedrichshafen. „Dadurch spart man sich eine große und teure Verdichtungsstufe.“ Allerdings müssen dazu die Bauteile wie Zellrahmen, Rohrleitungen und Gasabscheider den 15 Bar standhalten und dementsprechend stabil gebaut werden. „Bislang lässt sich nur Positives sagen“, kommentiert Brand seine Praxiserfahrungen, „es gab keine Störungen.“

Trotzdem ist die Technik für den späteren Routineeinsatz noch zu komplex. Brand und seine Kollegen basteln an einem neuen vereinfachten Konzept. Beim so genannten Druckmodul-Elektrolyseur (Pressure Module Electrolyser, PME) sitzen sämtliche Komponenten in einem gemeinsamen Druckkessel. Die Folge: Nicht die vielen Einzelbauteile müssen druckfest ausgelegt sein, sondern nur der große, alles einschließende Kessel. „Eine echte Revolution“, meint Brand – und hofft, dass PME zuverlässiger und kompakter sein wird als die heutige Technik. Und um über die Hälfte billiger: Der Preis eines 500-Kilowatt-Elektrolyseurs liegt heute bei 650000 Euro, eine PME-Anlage soll es künftig bereits für zirka 230000 Euro geben. Seit Dezember läuft in Norwegen das erste Versuchsgerät. Mitte 2006, so der Plan, soll die PME-Technik marktreif sein.

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