The hydrogen and
fuel cell center
ZBT GmbH

Reinigung von Wasserstoff: ZBT untersucht neue Adsorbermaterialien

Brennstoffzellenbasierte Mobilität braucht sauberen Wasserstoff. Im NRW-Projekt Hy-Cleanup erforscht das ZBT gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Kohlenforschung neuartige Materialien zur Entfernung von Verunreinigungen aus Wasserstoff.

 

Hy-Lab: Im Projekt setzt das ZBT seine Möglichkeiten zur Analyse der Wasserstoffqualität ein.

Wasserstoff als kohlenstofffreier Energieträger wird als Kraftstoff für die zukünftige Mobilität eine wichtige Rolle spielen. Für die Verteilung von Wasserstoff soll das bestehende Erdgaspipelinenetz genutzt werden, was ein erheblicher ökonomischer Vorteil gegenüber einem vollständigen Neubau von Wasserstoff-Fernleitungs- und Verteilnetzen bietet.

Allerdings sind durch die jahrzehntelange Nutzung der Pipelines für den Transport von Erdgas Verunreinigungen in den Leitungen vorhanden, die zu Kontaminationen des eingeleiteten Wasserstoffs führen. Ferner können Verunreinigungen auch während der Wasserstoffherstellung, der Distribution oder beim Verdichten in den Wasserstoff gelangen. Brennstoffzellen benötigen jedoch hochreinen Wasserstoff, um die Lebensdauerziele zu errreichen.

Filtersysteme mit hohen Absorptionsraten und Beladungskapazitäten können helfen, diese zu entfernen und die in den internationalen Qualitätsstandards EN 17124:2022 bzw. ISO 14687:2019 definierten Grenzwerten einzuhalten. Voruntersuchungen zu dem im Projekt Hy-Cleanup zu entwickelnden Verfahren zeigten, dass dieses das Potential hat, schädliche Spezies – insbesondere Schwefelverbindungen und Kohlenmonoxid – aus Wasserstoff bis unter die in den Normen vorgegebenen Grenzwerte zu entfernen.

Die eingesetzten Materialien wiesen dabei hohe Beladungskapazitäten auf. Diese Materialen basieren auf vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung entwickelten Substanzen, die zur Stoffgruppe der komplexen Aluminiumhydride gehören. Simulationen auf Basis der Material-Reaktivitäten zeigen eine Eignung dieser Materialien für die Adsorption zahlreicher Verunreinigungen – neben den bereits erwähnten Schwefelverbindungen und Kohlenmonoxid auch für Ammoniak, Formaldehyd, halogenierten Kohlenwasserstoffen, Salzsäure oder Ameisensäure.

Die im Projekt anvisierte Entwicklung bietet das Potential ein Verfahren zu entwickeln, das für eine Vielzahl von relevanten Schadstoffspezies hohe Rückhaltegüten und Beladungskapazitäten bietet.

Das ZBT erstellt in diesem Projekt das anwendungsbezogene Lastenheft. Im Fokus des Projekts steht dann die Charakterisierung der präparierenden Adsorberwerkstoffe auf der Basis komplexer Aluminiumhydride sowie die Identifikation und Validierung geeigneter Prozessparameter. Zum Abschluss wird auf Basis der erzielten Ergebnisse ein Filterkonzept entwickelt.

Start: 15. Oktober 2022
Laufzeit: 3 Jahre
Partner: Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
Förderung: progres.nrw
Ansprechpartner im ZBT: Thomas Optenhostert
Hy-Lab - Labor für Wasserstoffqualität