HollowEL – Skalierung der blasenfreien PEM-Elektrolyse mit Hohlfaser-basierter Direkt-Wasserzufuhr

Herausforderung

Grüner Wasserstoff ist ein zentraler Baustein für eine klimaneutrale Energieversorgung und Industrie. Die heute eingesetzten Elektrolyseverfahren weisen jedoch noch Energieverluste und hohe Kosten auf. Ein wesentlicher Grund dafür ist die Bildung von Gasblasen während der Wasserspaltung: Sie können katalytisch aktive Flächen bedecken, den Wasser- und Gastransport beeinträchtigen und so die Leistungsfähigkeit der Zelle verringern.

Zudem erhöhen Komponenten für Wasseraufbereitung, Produktwasserzirkulation und Kühlung die Komplexität und Kosten von Elektrolysesystemen. Für die wirtschaftliche Herstellung von grünem Wasserstoff werden daher robuste, effiziente und skalierbare Zellkonzepte benötigt.

Ziele und Vorhaben

Im Projekt HollowEL entwickeln die Partner Herstellungsprozesse für eine neuartige Bauform von PEM-Elektrolysezellen. Der Ansatz basiert auf Hohlfasern, die in die Polymermembran integriert werden. Über diese Hohlfasern wird Wasser gezielt und druckregelbar direkt in die Membran eingebracht.

Die kontrollierte Wasserzufuhr soll eine Unterversorgung der Membran ebenso vermeiden wie einen störenden Flüssigkeitsfilm auf den Elektroden. Dadurch sollen Gasblasen und damit verbundene Transportverluste reduziert werden. Das bereits im Labormaßstab nachgewiesene Funktionsprinzip wird mit anwendungsnahen Materialien, größeren Zellformaten und skalierbaren Herstellungsverfahren weiterentwickelt.

Das Fraunhofer IGB übernimmt die Entwicklung von Hohlfaser-Membran-Verbünden auf Basis von polymeren Hohlfasern

Auswirkung

HollowEL schafft die Grundlage, die blasenfreie PEM-Elektrolyse bei hohen Leistungsdichten unter industrienahen Bedingungen zu demonstrieren. Die Technologie kann den Energiebedarf der Wasserstoffproduktion senken und durch eine vereinfachte Systemarchitektur zur Reduktion von Investitions- und Betriebskosten beitragen.

Damit unterstützt das Projekt die Skalierung effizienter Elektrolyseure für die flexible Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien und stärkt die technologische Wertschöpfung in Deutschland und Europa.