Freie Fahrt für Wasserstoff.

Ein einbaufertiger Wasserstoffabscheider mit einer hauchdünnen Palladiumschicht macht es möglich: Aus Erdgas wird reiner Wasserstoff.

Für die Wasserstofferzeugung in großen Mengen gab es bisher nur eine wirtschaftlich sinnvolle Möglichkeit: Herstellung mittels Dampfreformierung. Bei einem Wasserstoffverbrauch von unter 500 Kubikmetern pro Stunde, muss der Wasserstoff im LKW angeliefert werden. Für den kleinen Verbraucher ist das zu aufwändig und die Dampfreformierung rechnet sich nicht.

Mit einer neu entwickelten Anlage schließt das Unternehmen Linde nun die Lücke zwischen großtechnischer Was-serstoffherstellung und der Versorgung von Kleinstverbrauchern aus der Gasflasche. Mit der Membranreformierung können Kunden vor Ort verlässlich mit reinem Wasserstoff versorgt werden. Der Schlüssel zur erfolgreichen industriellen Umsetzung der Membranreformierung: ein einbaufertiger Wasserstoffabscheider. Er besteht aus mehreren Röhren aus porösem Metall, die eine hauchdünne Palladiumschicht tragen. Diese dünne Palladiumschicht hat eine hervorstechende Eigenschaft: Sie lässt nur Wasserstoff durch – allen anderen Gasen zeigt sie die rote Karte.

Die Beanspruchung der Bauteile während dieser Wasserstoff-Filterung ist jedoch enorm. Das Gasgemisch, das in den rohrförmigen Reformator geleitet wird, ist rund 600 Grad Celsius heiß. Diese Temperaturen muss das aus Eisen und Chrom gefertigte Trägerrohr mehr als 20.000 Betriebsstunden ohne Verformung überstehen. Zudem müssen sich Trägermaterial und Palladiumschicht bei Erwärmung und Abkühlung möglichst gleichmäßig ausdehnen und zusammenziehen. Nur so kommt es zu keinen Spannungen im Werkstoffgefüge. Eine keramische Schicht zwischen dem Eisen-Chrom-Rohr und der Palladiumschicht sorgt zudem dafür, dass sich die beiden Werkstoffe in ihren Eigenschaften nicht gegenseitig beeinflussen.

Die größte Herausforderung für unser Entwicklungsteam ist es, die perfekt Dicke der Palladiumschicht zu finden. Zum einen muss die Schicht dick genug sein, damit sie eine wirksame Barriere gegen alle anderen Gase aufbaut und nichts als Wasserstoff durchlässt. Je dünner jedoch die Schicht, desto höher der Durchfluss. Und hoher Durchfluss bedeutet mehr Effizienz der Anlage. Deshalb lautet das Ziel unserer Experten: Eine gasdichte Schicht zu entwickeln, die einen maximalen Wasserstoffdurchfluss gewährleistet. Das Ergebnis: Eine acht Mikrometer dicke Palladiumschicht, welche eine Wasserstoffreinheit von mindestens 99,95 % ermöglicht.

Unser Team arbeitet dabei ständig an einer Verbesserung um eine noch höhere Wasserstoffreinheit zu erzielen und die Anlage auch für Kunden attraktiv zu machen.

Der in einer intensiven Entwicklungspartnerschaft von Linde und uns entwickelte Wasserstoffabscheider ist ein weiterer Baustein für die wasserstoffbasierte Wirtschaft. Unsere porösen Metallsubstrate kommen bereits seit Jahren erfolgreich als Trägermaterial zur Strom- und Gasverteilung in der Hochtemperatur-Brennstoffzelle zum Einsatz.