BTU auf einen Blick
Fakultät 3
Fachgebiet Thermische Energietechnik Univ.-Prof. Dr. Lars Röntzsch

Alkalische Druck-Elektrolyse

Die Erzeugung von Wasserstoff über die alkalische Elektrolyse von Wasser ist eine Schlüsseltechnologie für den Wasserstoff-Energiekreislauf. In diesem Video stellen wir Ihnen das Wasserstoff-Forschungszentrum der BTU kurz dar.

Mit einer alkalischen Druck-Elektrolyseanlage und weiteren Testständen betreiben wir Forschung zu folgenden Themen:

  • Komponententests
  • Untersuchung verschiedener dynamischer Betriebsweisen
  • In-operando-Analytik auf Einzelzell-Niveau
  • Thermisches Management (Schnellstart, energetische Nutzung der Abwärme)
  • H2-Nachbehandlung (Reinigung, Trocknung, Kompression)
  • Multi-Skalen-Simulationsmodelle (Modellvalidierung)
  • Digitaler Zwilling

Technische Daten

  • Zellstapel: 24 Zellen im bipolaren Filterpressen-Design
  • Elektrodenfläche: 0,56 m2
  • Betriebsdruck: 10 ... 58 bar
  • Betriebstemperatur: 70 ... 80 °C
  • Rate der Wasserstoffproduktion: max. 30 Nm3/h
  • Gasreinheit (nach der Elektrolyse):
    • H2: 99,9 ± 0,1 Vol.-%
    • O2: 99,5 ± 0,3 Vol.-%
  • H2-Reinheit nach Reinigung: 99,999 Vol.-%
  • Stromstärke im Betrieb (DC): 2.000 A (max. 3.000 A)
  • Nominalleistung: 95 kW
  • Teilleist- und Überlastbereich: 5 ... 150 %
  • Spezifischer Energieverbrauch: ca. 4,5 kWh/Nm³
  • Elektrolyt: 25 ... 30 Masse-% KOH
  • H2-Speichertank: max. 2.000 Nm3 bei 45 bar
Teststand für die alkalische Druck-Elektrolyse.
Zellstapel mit Einzelzell-Spannungsüberwachung (24 Zellen).
Einzel-Elektrode mit 0,56 m² Aktivfläche.
Zellstapel-Assemblierung.

Einzel-Zelle-Versuchsstand

Ein einzigartiger Einzel-Zelle-Versuchsstand wird genutzt, um Zellkomponenten wie Elektroden oder Separatoren in operando zu testen oder um das Verhalten der Gasblasen-Elektrolyt-Strömung zu studieren:

  • Betriebstemperatur: max. 150 °C
  • Betriebsdruck: max. 23,5 bar
  • Elektrolytkonzentration: max. 30 Masse-% KOH
  • Elektrolytvolumenstrom: max. 15,0 l/min
  • Elektrolytfördermodus: simultan auf Kathoden- und Anodenseite
  • Wasserstoff-Erzeugungsrate: bis zu 250 Nl/h (bei 600 A)
  • Elektrische Stromstärke (DC): bis zu 600 A (erweiterbar auf bis zu 1.200 A)
  • Zellmaterial: Edelstahl
  • Aktive Zellfläche: 360 cm2
  • Tiefe des Flussfeldes (flowfield): 2,25 ... 31,5 mm
  • Abstand Elektrode-Separator: quasi Zero-Gap bis zu 8 mm
  • In-operando-Untersuchungen:
    • Blasenbildung und Strömung (Videoskopie)
    • Stromdichteverteilung auf Kathoden- und Anodenseite
    • Temperaturverteilung auf Kathoden- und Anodenseite
    • Elektrochemische Impedanzspektroskopie und weitere elektrochemische Messmethoden (GAMRY-Potentiostat & Booster)