H2Giga - Oxysept

Bearbeitende:          Montadhar Guesmi, Johannes Manthey

Laufzeit:                    09/2021 bis 03/2025

Förderung:                Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Partner:                      Linde AG, ITM Linde Electrolysis GmbH,
                                    Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Ziele des Leitprojekts H2Giga

• zurzeit erfolgt die Herstellung von Elektrolyseuren größtenteils in Handarbeit
• Ziel der Nationalen Wasserstoffstrategie ist der Aufbau von 5 Gigawatt Elektrolyse-Kapazität bis 2030
• Dafür braucht es effiziente, langlebige, robuste, günstige und skalierbare Elektrolyseure.
• Das Ziel des Projektes H2Giga ist das Upscaling und die Entwicklung einer seriellen Produktion von Elektrolyseuren.
• Dabei werden alle drei Arten der Elektrolyse technologieoffen betrachtet:
  • PEM-Elektrolyse
  • Alkalische Elektrolyse (AEL)
  • Hochtemperatur-Elektrolyse (HTEL)
• Es gibt 30 Verbünde mit insgesamt 130 Partnern, welche sich jeweils auf unterschiedliche Details fokussieren.

Ziele des Verbunds Sinewave

• Die Technische Universität Dresden ist unter anderem im Verbund Sinewave eingegliedert, welcher das Ziel hat, effizientere Protonenleitende-Membran (PEM)-Elektrolysesysteme zu entwickeln.
• Hierbei soll die Realisierung von hohen Stromdichten (ca. 4 A/cm²) zur kosteneffektiven Erzeugung großer Mengen grünen Wasserstoffs sowie die Senkung des Stack-Energieverbrauchs auf weniger als 52 kWh/kg H₂ erfolgen
• Durch hohe Stromdichten entstehen neue und bislang unverstandene Betriebsbereiche:
  • veränderte Blasenbildung infolge hoher Übersättigungen
  • große Gasgehalte (bis zu 50%)
  • signifikante Temperaturerhöhungen im Reinstwasser

Ziele des Vorhabens Oxysept

• Oxysept ist einer der Teilvorhaben von Sinewave. Hierbei soll die im Anodenkreislauf ausbildenden Zweiphasenströmungen untersucht werden.
• Außerdem erfolgt die Entwicklung von Technologien zur Optimierung der Sauerstoffabtrennung und der Kühlung.
• Dabei soll der Gesamtwirkungsgrades verbessert werden durch
  • eine Gewinnung des Nebenprodukts Sauerstoff
  • die Rückgewinnung von Abwärme

Ziele des Teilvorhabens der Professur Energieverfahrenstechnik

• Der Beitrag der Professur für Energieverfahrenstechnik in OxysepT besteht in der Untersuchung des Wärmeübergangs und des Blasenverhaltens in einem Plattenwärmeübertrager mit Zwei-Phasen-Strömung (Wasser und O₂) aus der Reinstwasser-Peripherie der PEM-Elektrolyse.
• Hierzu werden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt und es erfolgt ein gegenseitiger Vergleich der Ergebnisse.
• Daraus wird die Ableitung eines digitalen Zwillings sowie die Generierung von Designvorschlägen für Platten-Wärmeübertager erfolgen.

Ziel ist die Optimierung des Wärmeübergangs und der Durchströmung im Wärmeübertrager.

Quelle: https://www.wasserstoff-leitprojekte.de/leitprojekte/h2giga