Kombinierte Nutzung von Wasserstoff und Sauerstoff

Elektrolyseure spalten Wasser mithilfe von elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff auf. Der Sauerstoff kann dabei meistens nicht genutzt werden, weil seine Reinheit nicht ausreicht, um ihn in Folgeprozessen zu verwenden. Ein Forschungsprojekt des HySON-Instituts Sonneberg hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Sauerstoff aus der Elektrolyse aufzubereiten – sprich: zu trocknen – und damit die Effizienz des Prozesses deutlich zu steigern.

Konkretes Ziel des vom BMBF geförderten Verbundvorhabens „PEMO2dry“ ist es, eine Demonstrationsanlage zur Sauerstofftrocknung im mittleren Durchsatzbereich von 10 bis 100 m³/h zu entwickeln. In diesem Leistungsbereich, der typisch ist für dezentrale Elektrolyseure, gibt es aktuell keine kommerziell erhältlichen Gastrocknungsanlagen. Also muss eine entwickelt werden. Mit dieser Aufgabenstellung wandte sich das Institut an L&R Kältetechnik.

L&R bringt Erfahrung in der Wasserstoffwirtschaft ein: Sowohl für Wasserstoff-Tankstellen als auch für das Leitungs- und Speichernetzwerk hat das Unternehmen bereits Kälteanlagen projektiert und gebaut. Bei „PEMO2dry“ ist das Prinzip zwar ganz ähnlich, aber die Kühlung verfolgt den Zweck, den Feuchtegehalt des mit Wasser gesättigten Sauerstoffs zu senken. Damit wird die Voraussetzung dafür geschaffen, diesen Nebenstrom sinnvoll zu verwerten – etwa in Krankenhäusern, wo hoher Bedarf an reinem Sauerstoff besteht. Der Wasserstoff wird hier u. a. für die Betankung von Rettungsfahrzeugen genutzt.

Die von L&R Kältetechnik entwickelte Anlage kühlt den Sauerstoff auf bis zu -70 bis -75 °C ab. Dabei werden Feuchteanteile sowie Spurenverunreinigungen, insbesondere Wasserdampf, ausgefroren und abgeschieden. Der so getrocknete Sauerstoff erfüllt die Anforderungen zur medizinischen Anwendung in der höchsten Reinheitsklasse.

Mit dieser „Sektorenkopplung“ von Fahrzeugbetankung und Sauerstofferzeugung wird die Elektrolyse – ein nachhaltiges, bisher aber noch kostenintensives Verfahren – deutlich wirtschaftlicher. So kann die Konkurrenzfähigkeit des Energieträgers Wasserstoff gegenüber fossilen Energieträgern weiter erhöht werden. Außer medizinischem Sauerstoff kann auf diese Weise u. a. auch Ozon erzeugt werden, das in der vierten Reinigungsstufe von Kläranlagen benötigt wird.

Mit diesem Projekt verfolgt das HySON-Institut das Ziel, die Elektrolyse kostengünstiger zu gestalten und damit die Konkurrenzfähigkeit von Wasserstoff-Anwendungen zu steigern. Als (Kälte-)Anlagenbauer mit spezifischem Wasserstoff-Know-how leistet L&R Kältetechnik hier einen Beitrag zur Effizienz und Sicherheit dieser Zukunftstechnologie.