Untersuchungen beschleunigender Degradationsfaktoren von Elektrolyseurkomponenten in der Wasserstoffproduktion unter dem Einfluss erneuerbarer Energielasten

In Anbetracht der Klimaschutzziele rückt der Ausbau von Technologien mit innovativ umweltfreundlichem Potenzial verstärkt in den Fokus. Durch die damit einhergehende Energiewende entstehen neue Anforderungen in den Belastungsprofilen technisch komplexer Produkte der Energieerzeugung bzw. -speicherung. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können, ist es von substanzieller Bedeutung, die betrieblichen Anforderungen zu analysieren und ihre Auswirkungen auf die Technische Zuverlässigkeit zu verstehen. Als konkretes Anwendungsbeispiel wird in dieser Publikation die Herstellung von Wasserstoffgas fokussiert, welches im industriellen Maßstab durch einen elektrochemischen Prozess in Elektrolyseuranlagen hergestellt wird. Aufgrund der dafür erforderlichen chemisch anspruchsvollen Medien unterliegen die Elektrolyseure einem kontinuierlichen Verschleiß, welcher die Effizienz sowie Effektivität dieser Anlagen mit zunehmender Betriebszeit reduziert, bis diese schließlich ausfallen. Die Zuverlässigkeit der Elektrolyseurkomponenten hängt dabei von einer Vielzahl von Einflussfaktoren wie dem induzierten Strom, der elektrischen Spannung, der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung des Elektrolyten ab. Im Hinblick auf den zukünftigen Einsatz der Elektrolyseure, aus erneuerbaren Energien Wasserstoff zu produzieren, entsteht durch die volatilen Lastschwankungen ein komplexes Belastungsprofil, welches bisher nicht berücksichtigt wird. In diesem Beitrag wird ein prototypischer Versuchsaufbau skizziert, um das Degradationsverhalten der Elektrolyseurkomponenten mit dem Anforderungsprofil erneuerbarer Energien datenbasiert zu untersuchen. Durch die implementierte Sensorik erfolgt eine umfassende Aufnahme der degradationsrelevanten Betriebsparameter, wodurch eine Datenbasis für die Anwendung von datenanalytischen Methoden erzeugt wird. Die erste Auswertung der Daten zeigt, dass volatile Lasteinbringungen und die Höhe der Frequenz einen negativen Einfluss auf die Langzeitzuverlässigkeit der Komponenten haben.