01.07.2022 Dichtungen für Elektrolyseure

Das Unternehmen bietet schon länger Elastomerdichtungen, die in einem vierstufigen Prozess auf Verbund- und Metallelektrolyseur-Stapelplatten umspritzt werden, an. Diese Platten werden verwendet, um die Zellen in einer Stapelbaugruppe zu trennen. Ein entscheidender Bestandteil der Platten sind Dichtungen, die verhindern, dass Gas in andere Teile des Elektrolyseurs austritt. Dafür wird eine Vielzahl firmeneigener Dichtwerkstoffe auf Kautschukbasis, wie z.B. EPDM und FKM, verwendet, um die hohen Anforderungen zu erfüllen, die unterschiedliche Elektrolyseure an Leistung und Elektrochemie stellen. Zur Optimierung der Dichtfunktion hat man werkstoffspezifische Bindemittel entwickelt, die zwischen Dichtungs- und Plattenwerkstoffen aufgebracht werden. Umfangreiche Werkstoffprüfungen sowie fortschrittliche Spritzgusstechniken ermöglichen es, qualitativ hochwertige Elektrolyseur-Dichtplattenmodule zu fertigen, die sich einfach zu den Produktionsstätten der Kunden transportieren und dort installieren lassen.

Da die verarbeitende Industrie Fortschritte bei der Massenproduktion von umweltfreundlichem Wasserstoff macht, ist es ein Ziel, die Nachfrage nach Hochleistungs-Elektrolyseurdichtungen bis 2023 und darüber hinaus zu decken. Seit Jahren dichtet man erfolgreich Brennstoffzellensysteme ab. Diese arbeiten zwar nicht unter den extremen Druck- und Temperaturbedingungen, die in Elektrolyseuren mit hoher Dichte herrschen. Jedoch hat Freudenberg sich so ein umfassendes Wissen darüber angeeignet, was erforderlich ist, um diese aggressiven Umgebungen über eine sehr lange Lebensdauer abzudichten. Elektrolyseur-Kunden profitieren von dieser Kompetenz.

Aktuell steht grüner Wasserstoff für ca. 1 Gw Leistung weltweit. Getrieben von der Dringlichkeit durch den Klimawandel und den Verpflichtungen vieler Länder zur Klimaneutralität, geht die International Renewable Energy Agency (IRENA) davon aus, dass Wasserstoff bis zum Jahr 2050 bis zu 12% des weltweiten Energieverbrauchs decken wird. Den Weg dahin ebnen neben den Emissionszielen auch Umweltvorschriften und Investitionen in die Erzeugung von grünem Wasserstoff. Zwar versprechen Elektrolyseure saubere Energie, doch sind sie in technischer Hinsicht eine Herausforderung. So etwa aufgrund der  Notwendigkeit, die Leistungsdichte der Stapel zu erhöhen und gleichzeitig die Komplexität und Größe des Systems zu reduzieren. Hier helfen speziell entwickelte Dichtungslösungen.

Derzeit arbeitet man an dichtungsintegrierten Elektrolyseurplatten für Polymerelektrolytmembranen (PEM), Anionen-Exchange-Membranen (AEM) und Alkali-Elektrolyseure (AEL). Aufgrund der unterschiedlichen Elektrolytwerkstoffe, die in den Systemen zum Einsatz kommen – PEM-Systeme nutzen eine Festelektrolytmembran aus Perfluorsulfonsäure-Polymer (PFSA) und AEL-Systeme eine flüssige Elektrolytlösung wie Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid und Wasser – arbeiten die Fachbereiche eng mit den Kunden zusammen, um Dichtungswerkstoffe und Bindestoffe für eine optimale Leistung in verschiedenen Elektrolyseursystemen anzupassen. Die Ingenieur:innen berücksichtigen nicht nur Leistungsmessgrößen wie Druck und Temperatur – auch Korrosionsbeständigkeit, Stabilität, Werkstoffabbau und Permeabilität sind auf die unterschiedlichen Elektrolyseurumgebungen angepasst. Hier kommt wieder die vorhandene Brennstoffzellen-Kompetenz  ins Spiel, dank derer Leistungs- und Verträglichkeitsprüfungen von Werkstoffen und der Wasserstoffumgebung in diesen kleineren Systemen durchgeführt werden können.