Wasserstoff herstellen 23.02.2015, 10:26 Uhr

Neue Membran senkt Energieverluste

Wasserstoff, für viele die Energiequelle der Zukunft, lässt sich mit einer neuen Trennfolie billiger als bisher herstellen. Bochumer Forscher übertrugen Know-how aus der Batterieforschung auf die Elektrolysetechnik.

Forschungsarbeiten zur Elektrolyse laufen auch am DLR.

Forschungsarbeiten zur Elektrolyse laufen auch am DLR.

Foto: Thomas Ernsting/DLR

Die Herstellung von Wasserstoff durch alkalische Elektrolyse ist relativ energieaufwändig, seit Membranen aus Asbest aus gesundheitlichen Gründen verpönt sind. Alternativmaterialien erfüllen meist nur eins von zwei wichtigen Kriterien. Entweder lassen sie elektrisch geladene Teilchen, also Ionen, passieren, was erwünscht ist, damit der Strom ungehindert durch die Flüssigkeit strömen kann, also geringe Verluste entstehen. Oder sie fungieren als perfekte Separatoren, die eine Vermischung von Sauer- und Wasserstoff verhindern, die bei der Elektrolyse entstehen.

Zusammensetzung der Folie bleibt geheim

Ein internationales Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat jetzt eine Membran entwickelt, die beides kann. Sie bietet die Möglichkeit, die Kosten der Herstellung von Wasserstoff deutlich zu senken. Aus welchem Material sie besteht behalten die Wissenschaftler lieber für sich, um Nachahmern keine Chance zu geben. Nur so viel lassen sie verlauten: Es ist ein Kompositmaterial, also wohl eine Folie aus unterschiedlichen Kunststoffarten.

MEMBRASENZ-Team: Ghoncheh Kasiribidhendi, Fabio La Mantia, Jelena Stojadinovic und Robin Stetzka (v.l.n.r.). Die Forscherinnen und Forscher halten die von ihnen entwickelte Membran und die Siegerurkunde aus dem „KUER Wettbewerb“ in den Händen. Im Januar 2015 belegten Stojadinovic und La Mantia mit ihrer Erfindung bei der Ausschreibung des NRW-Umweltministeriums den ersten Platz. Das Forschungsduo plant basierend auf ihren Arbeiten, das Start-up „MEMBRASENZ“ zu gründen.

MEMBRASENZ-Team: Ghoncheh Kasiribidhendi, Fabio La Mantia, Jelena Stojadinovic und Robin Stetzka (v.l.n.r.). Die Forscherinnen und Forscher halten die von ihnen entwickelte Membran und die Siegerurkunde aus dem „KUER Wettbewerb“ in den Händen. Im Januar 2015 belegten Stojadinovic und La Mantia mit ihrer Erfindung bei der Ausschreibung des NRW-Umweltministeriums den ersten Platz. Das Forschungsduo plant basierend auf ihren Arbeiten, das Start-up „MEMBRASENZ“ zu gründen.

Quelle: Edgar Ventosa/RUB

Bei der alkalischen Elektrolyse ist eine Lauge das Ausgangsmaterial. Sie ist ein guter Stromleiter. An zwei Elektroden, die in die Flüssigkeit eintauchen, entstehen Sauer- und Wasserstoff, wenn eine Gleichspannung angelegt wird. Die Elektroden sind durch eine Membran getrennt, die die beiden eigentlich widersprüchlichen Fähigkeiten haben muss: Ionen passieren zu lassen, die entstehenden Gase aber nicht durchzulassen.

Abgesehen davon, dass das Ziel der Elektrolyse die Herstellung von möglichst reinem Wasserstoff ist, mit dem sich beispielsweise Brennstoffzellen betreiben lassen, ist eine Vermischung von Wasser- und Sauerstoff gefährlich. Es entsteht explosives Knallgas.

Besser als Asbest und Konkurrenzprodukte

„Seit dem Verbot von Asbest als Gas-Separator in der Wasserelektrolyse kämpfen die Hersteller mit der Schwierigkeit, eine hochwertige Alternative zu finden“, sagt Fabio La Mantia, Leiter der Nachwuchsgruppe „Semiconductors & Energy Conversion“ an der RUB. La Mantia ist Experte für Batterien. Zur Entwicklung der Membran arbeitete er mit Jelena Stojadinovic zusammen, einer Spezialistin für Elektrolyse.

„Wir haben Resultate aus der Batterieforschung auf das Gebiet der Wasserelektrolyse übertragen – ein Potenzial, das bislang brach lag“, so La Mantia, ohne auf Details einzugehen. „Unsere Gas-Separatoren übertreffen sowohl das gesundheitsgefährdende Asbest als auch die Produkte der Konkurrenz im Hinblick auf Ionenleitfähigkeit, Gasdichte, chemische, mechanische und thermische Widerstandsfähigkeit sowie die Kosteneffizienz“. Kombiniert mit langlebigen Elektroden, die Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt haben, könnte die Wasserstoffproduktion auf eine bessere wirtschaftliche Grundlage gestellt werden.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

AGCO GmbH-Firmenlogo
AGCO GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) Elektronische Komponenten Marktoberdorf
SCHROTH Safety Products GmbH-Firmenlogo
SCHROTH Safety Products GmbH Projektleiter R&D-Projekte (w/m/d) Arnsberg
VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH-Firmenlogo
VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH Wissenschaftlicher Mitarbeiter (m/w/d) Bauwesen & nachhaltiges Bauen Berlin
Telegärtner Karl Gärtner GmbH-Firmenlogo
Telegärtner Karl Gärtner GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) Hochfrequenztechnik Steinenbronn bei Stuttgart
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG-Firmenlogo
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG Entwicklungsingenieur / Technischer Informatiker (m/w/d) Spezifikationen Batterietechnologien Norderstedt
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Development Engineer Embedded Software (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
B. Braun Melsungen AG (Senior) R&D Manager (m/w/d) – nicht aktive Medizinprodukte aus Kunststoff Melsungen
DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)-Firmenlogo
DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) Wissenschaftlicher Mitarbeiter/Projektingenieur (m/w/d) für das Forschungsgebiet Hydrodynamik in Blasensäulenreaktoren Karlsruhe
BAYER AG-Firmenlogo
BAYER AG Ingenieur für Technologie, Regulierung und Sicherheit (m/w/d) Monheim
Porsche AG-Firmenlogo
Porsche AG Entwicklungsingenieur (m/w/d) Security Weissach

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Forschung

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.