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Heutige H₂ Speichersysteme verwenden komprimierten H₂ mit einem Druck von bis zu 700 bar, der in der Regel durch mechanische Verdichtungstechnologien bereitgestellt wird.

Die Verdichtung von H₂ als Schlüsseltechnologie ist der derzeitige Engpass in Wasserstoffanlagen. Mechanische Kompressoren nach dem Stand der Technik haben hohe Wartungskosten, hohen Energie-bedarf, komplexe Bauweise und lauten Betrieb.

Im Rahmen des HyFacility-Teilprojekts werden derzeit elektrochemische Kompressoren, zur Lösung dieser Probleme, untersucht. Ihr Zelldesign ähnelt dem von Elektrolysezellen und zeichnet für einen wartungs- und geräuscharmen Betrieb bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad (> 80 %) aus. Weitere Vorteile sind der hochreine Wasserstoff, die flexible Anpassung der Durchflussmenge und das Skalierungspotenzial. 

Die Technologie befindet sich noch auf einem relativ niedrigen Stand der Technik, so dass spezifische Forschungsarbeiten zu Aspekten wie H₂-Rückdiffusion, Membranrissbildung, Membran-befeuchtung, Dichtungskonzepte und hohe Überspannungen erforderlich sind. Die Materialauswahl ist entscheidend, um diese Herausforderungen zu bewältigen und die derzeit hohen Kosten dieser Technologie zu senken.

Wirkungen und Effekte

Ein entscheidender Meilenstein auf diesem Weg sind die Einzelzellen-Tests, die das Potenzial der Technologie überzeugend belegen und ein erreichbares Druckniveau von 75 bar und einen isothermen Wirkungsgrad von mehr als 50 % zeigen. Verglichen mit dem derzeitigen Stand der Technik bei mechanischen Kompressoren ist die innerhalb einer Stufe erreichte Druckdifferenz bereits in diesem frühen Stadium 10-mal höher. Die Einführung fortschrittlicher Dichtungslösungen ermöglicht Druckniveaus jenseits der angestrebten 100 bar. 

Die Ergebnisse der Einzelzellentests werden in einem Kurzstapel-Prototyp validiert, der modulare, hocheffiziente elektrochemische Kompressionssysteme zeigt, die nicht nur die hohen Leistungserwartungen erfüllen, sondern auch den Weg für eine nachhaltige und weit verbreitete Einführung sauberer Energielösungen ebnen. 

Höhepunkte

• Verdichtungsleistung von 1 bis 75 bar mit bereits höher als bei modernen mechanischen Kompressoren.
• Mehr als 10-mal höhere Druckdifferenzen im Vergleich zu mechanischen Verdichtern erreicht.
• Weiterer Entwicklungsschwerpunkt auf niedrigem Eingangsdruck (industrieller Engpass) und Pipeline-Versorgungsdruck (100 bar). In einem zweiten Schritt wird ein mehrstufiges Design für Drücke bis zu 700 bar eingeführt werden.

Projektpartner

• AIT, AUT
• AVL, AUT
• BEST Research, AUT
• Fronius, AUT Henn, AUT
• Henn, AUT
• Profactor, AUT
• Postbus, AUT
• TU Graz (CEET, IWT, ITNA), AUT
• Verbund, AUT

Diese Success Story wurde von der Zentrumsleitung und den genannten Projektpartnern zur Veröffentlichung auf der FFG Website freigegeben. Das HyCentA COMET Center wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMDW, die Bundesländer Steiermark, Oberösterreich, Tirol und Wien sowie die SFG gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt. Weitere Informationen zu COMET: www.ffg.at/comet