Bei der Wasserstoffelektrolyse wird mit Hilfe von elektrischer Energie eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, bei der Wassermoleküle in ihre Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Dabei spielt die alkalische Wasserelektrolyse (AEL) aufgrund ihres hohen Technical Readiness Levels (TRL) eine entscheidende Rolle für die Energiewende. Bei der alkalischen Elektrolyse wird Wasserstoff erzeugt, indem Wasser in einer alkalischen Lösung in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird.
Thermoplastische Kunststoffe spielen bei der Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse eine zentrale Rolle, insbesondere aufgrund ihrer hervorragenden chemischen Beständigkeit, ihres geringen Gewichts und ihrer isolierenden Eigenschaften. Diese Kunststoffe werden in verschiedenen Komponenten der Elektrolyseure wie Bipolarplatten, Zellrahmen und Isolierplatten eingesetzt. Insbesondere bei der alkalischen Elektrolyse spielt die hohe Beständigkeit der eingesetzten Materialien gegenüber den alkalischen Bedingungen eine zentrale Rolle und trägt entscheidend zum Wasserstoff Elektrolyse Wirkungsgrad bei.
Ensinger bietet eine breite Palette an Hochleistungskunststoffen und maßgeschneiderten Lösungen für die Wasserstoff Elektrolyse an. Nicht nur alkalische Elektrolyseure profitieren dabei von den vorteilhaften chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften unserer Produkte. Mit unserem umfassenden Know-how und unserer Innovationskraft sind wir ein führender Anbieter in der wachsenden Wasserstoffwirtschaft und bieten von der Werkstoffauswahl bis zum fertigen Bauteil individuelle Lösungen auch für alkalische Elektrolyse, die PEM Elektrolyse (Polymer Exchange Membrane Electrolysis) sowie die AEM Elektrolyse (Axion Exchange Membrane Electrolysis).
Bipolarplatten sind zentrale Komponenten in Elektrolyseuren. Sie dienen als elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Zellen eines Elektrolyseurs und ermöglichen den Elektronenfluss durch die Zellen. Sie leiten den elektrischen Strom, verteilen die Reaktionsgase gleichmäßig über die Elektroden und entfernen das entstehende Wasser und andere Produkte. Bipolarplatten können aus Metallen, Graphit oder speziellen Polymer-Graphit-Verbunden hergestellt werden. Reine Graphitplatten sind aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit traditionell weit verbreitet. Sie sind jedoch spröde und relativ teuer. Metallische Bipolarplatten sind oft aus Edelstahl oder Titan gefertigt und mit einer korrosionsbeständigen Schicht überzogen, um die Lebensdauer zu erhöhen. Diese Platten bieten hohe Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit, sind aber in der Herstellung teurer.
Mit unseren Bipolarplatten aus thermoplastischen Kunststoffen schließen wir diese Lücke und bieten Lösungen für moderne Elektrolyseure, die zahlreiche Vorteile wie vereinfachte Herstellung und verbesserte Langzeitstabilität bieten.
Zellrahmen sind zentrale Komponenten in Elektrolysestacks. Sie bieten die wesentliche strukturelle Stabilität, ermöglichen einen effizienten Elektrolyt- und Gasfluss und tragen maßgeblich zur Dichtigkeit des Systems bei. Zudem nehmen sie die Kräfte im Stack auf, die durch den Mediendruck sowie die Verspannung des Zellstapels entstehen.
Die Verwendung von Hochleistungskunststoffen für Zellrahmen bietet zusätzliche Vorteile. Diese Materialien bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und sind gleichzeitig leicht, was die Gesamtstruktur des Systems entlastet. Darüber hinaus gewährleisten Hochleistungskunststoffe auch unter extremen Betriebsbedingungen eine hohe Festigkeit und lange Lebensdauer, was die Zuverlässigkeit und Effizienz der Elektrolyseanlagen weiter erhöht.
Vor allem die Fertigung von großen Zellrahmen für die alkalischen Elektrolysestacks sowie die hohen geometrischen Anforderungen stellen besondere Herausforderungen an Material-Know-How und Automatisierungstechnik. Ensinger punktet durch den ganzheitlichen Ansatz, bei dem wir die Bauteile mit unseren Materialexperten aus dem Bereich Compounds sowie den Fertigungsspezialisten unterschiedlicher Verarbeitungstechnologien gemeinsam bewerten und zur Serienreife weiterentwickeln.
Thermoplastische Kunststoffe, die in der Elektrolyse verwendet werden, müssen eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen, um den Anforderungen in diesem Bereich gerecht zu werden. Im Allgemeinen bieten thermoplastische Komponenten Korrosionsbeständigkeit, geringes Gewicht, einfache Herstellung und kosteneffiziente Produktion, da sie durch Spritzgießen oder Extrusion gefertigt werden können.
Mit unserem umfassenden Portfolio an Hochleistungskunststoffen für die Wasserstoff Elektrolyse bieten wir ein breites Spektrum an passgenauen Materialien an:
PE wird wegen seiner Beständigkeit gegenüber verschiedenen Chemikalien und seiner Flexibilität in weniger anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt. Mehr Informationen zu unseren PE-Materialien und eine Übersicht über das TECAFINE Portfolio finden Sie hier.
Isolierplatten sind je nach Bauart des Elektrolysestack für den Betrieb unerlässlich, da sie die Endplatten elektrisch und chemisch vom Inneren des Stapels isolieren. Diese Komponenten tragen entscheidend zur strukturellen Integrität bei, ermöglichen einen effizienten Elektrolyt- und Gasfluss und gewährleisten eine optimale Leistung während des gesamten Elektrolyseprozesses.
Hochleistungskunststoffe bieten zusätzliche Vorteile durch ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit und ihr geringes Gewicht. Ihre Herstellung durch Spritzguss oder Extrusion ist einfach und kosteneffizient. Unsere Isolierplatten zeichnen sich durch eine hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen und extremen Betriebsbedingungen aus, was ihre Lebensdauer verlängert und die Zuverlässigkeit des gesamten Systems erhöht.
