Festoxid-Brennstoffzellen Hand in Hand zum Kat: Partnerschaft für Wasserstoff- Katalysatoren

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Kommt jetzt der Brennstoffzellendurchbruch oder kommt er nicht? Das es mit der Wasserstoffverstromung so lange dauert, hat verschiedenen Gründe. Bringen neue Katalysatoren die ersehnten SOFC-Wende?

Brennstoffzellen sind eine Revolution im Konjunktiv: Prinzipiell könnten durch die „kalte“ Reaktion von Sauerstoff und Gas, etwa Wasserstoff, ohne Verbrennung elektrischer Strom mit enormen Wirkungsgraden gewonnen werden. Praktisch setzt die Physik, insbesondere die unvermeidliche Vermischung von „Brenn-“ und Abgasen den Wirkungsgraden Grenzen. Ein Mitschuldiger: Der flüssige Elektrolyt, also das meist flüssige Medium das die Funktion des Ionenleiters übernimmt.

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Doch es ginge – vielleicht – auch anders: Mit hohen Temperaturen und einem festen Elektrolyten aus einer wenige Hundertstel Millimeter starken Festoxidkeramik kommen Festoxid-Brennstoffzellen (auch SOFC oder Solid Oxide Fuel Cells genannt) auf enorme Wirkungsgrade. 60 Prozent und mehr rein elektrischer Wirkungsgrad, also ohne Nutzung der entstehenden Wärme, seien wohl machbar, sind die Entwickler zuversichtlich. Kommt die Abwärmenutzung dazu, wären Gesamtwirkungsgrade von über 80 Prozent machbar.

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Damit wären die SOFC-Zellen die Enabler-Technologie für Power-to-Gas-Prozesse, die ja häufig unter vergleichsweise geringen Wirkungsgraden leiden – in der Tat ist die Diskussion um die scheinbare Energieverschwendung ein vielgebrauchtes Totschlagargument gegen Wasserstoff, E-Fuels oder Power-to-X-Technologien. Mit Strom-zu-Strom-Wirkungsgraden von 70 Prozent und mehr würden reversible SOFC-Brennstoffzellen in einer Liga mit Pumpspeicherwerken spielen. Durch die Nutzung von Erdgas oder Propan könnten Festoxid-Brennstoffzellen übrigens schon jetzt eine entscheidende Rolle in der Energieversorgung spielen – wenn es sie denn schon in ausreichender Menge und Kapazität gäbe.

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Doch bis die Technologie wirklich massentauglich ist, ist noch einige Entwicklungsarbeit zu leisten, nicht zuletzt bei den notwendigen Katalysatoren – das zumindest glauben die Entwickler bei Hulteberg Chemistry & Engineering. Die Schweden entwickeln und produzieren in Malmö heterogene Katalysatoren für eine Vielzahl von Branchen, von der Wasserstoffproduktion über die Elektronik bis zu erneuerbaren und recycelten Brennstoffen und Chemikalien. Mit einiger Erfahrung im Bereich der Methanreformierung mit Dampf und der Vorformung von Katalysatorformulierungen sehen sich die Katalysator-Spezialisten gute für die Herausforderung SOFC gerüstet, betonen Firmensprecher.

Das überzeugte auch die Metalltechnologie-Spezialisten Heraeus: Das Unternehmen mit Sitz in Hanau will zusammen mit Hulteberg Katalysatoren für Festoxid-Brennstoffzellen entwickeln und vermarkten, darunter solche für die Reformierung von Kohlenwasserstoffen oder die Syngaserzeugung durch partielle Oxidation. "Wir freuen uns, dass Heraeus den Wert der von uns entwickelten Katalysatortechnologie erkannt hat und sehen einer langen und für beide Seiten vorteilhaften Zusammenarbeit in diesem Bereich entgegen. Es ist eine ausgezeichnete strategische Ergänzung für beide Unternehmen", ergänzt Prof. Dr. Christian Hulteberg, CEO und Gründer des schwedischen Katalysatorspezialisten.

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Ebenfalls auf der Agenda: Die Reinigung von Synthesegas durch Wassergasverschiebung, präferentielle Oxidation (PROX) und selektive Methanisierungsreaktionen zur Gewinnung von reinem Wasserstoff (H₂). Dadurch „erhalten unsere Kunden Zugang zu bestehenden neuen Produktinnovationen für Katalysatorlösungen auf Edelmetall- und Basismetallbasis. Außerdem können wir die Innovationskraft von Hulteberg mit den bestehenden großtechnischen Fertigungsmöglichkeiten von Heraeus kombinieren", betont Dominik Sperzel, Global Head of Sales Heterogeneous Catalysis von Heraeus Precious Metals. Ob das den Durchbruch für die Technologie bedeutet? Ein erster Schritt scheint jedenfalls gemacht.

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