Förderung der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen durch effektive Recycling- und Demontagestrategien
Erneuerbare Energien sind in den letzten Jahren in der EU auf dem Vormarsch. Brennstoffzellen, die nur Strom, Wasser und Wärme als Nebenprodukte erzeugen, sind der Schlüssel für eine nachhaltige Energiezukunft. Die Kosten und die Infrastruktur sowie das Fehlen von Recyclingstrategien für Materialien und Brennstoffzellenkomponenten sind jedoch ein Haupthindernis für einen breiteren Einsatz der Technologie. Annahme einer Kreislaufwirtschaft für Brennstoffzellen 2015 verabschiedete die EU einen Aktionsplan zur Verringerung der Abhängigkeit der Industrie von kritischen Rohstoffen, deren geringe Konzentration häufig mit niedrigen Recyclingraten gekoppelt ist. Der Umstieg vom Produktions- und Verbrauchsmodell „Gewinnung, Produktion, Entsorgung“ zu einer „Kreislaufwirtschaft“, in der Ressourcen als kostbar erachtet werden, wird dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit Europas zu stärken, nachhaltiges Wirtschaftswachstum zu fördern und neue Arbeitsplätze zu schaffen. Das EU-finanzierte Projekt HYTECHCYCLING wurde ins Leben gerufen, um den Verbrauch kritischer Rohstoffe bei der Wasserstofferzeugung und bei Brennstoffzellentechnologien zu senken und Recyclingstrategien zu fördern. „Brennstoffzellengeräte enthalten erhebliche Mengen an kritischen, kostspieligen und knappen Materialien wie Platin, die für den Betrieb notwendig sind. Die Suche nach einem Ersatz für Platin oder der richtigen Behandlung zur Wiederverwendung des Materials, anstatt es als Abfall zu entsorgen, wird den Herstellern helfen, umweltfreundlichere Brennstoffzellentechnologien zu entwickeln“, merkt Projektkoordinator Alfonso Bernad an. Das Projektkonsortium besteht aus einer Gruppe von Experten für Brennstoffzellen- und Recyclingtechnologien der Stiftung zur Entwicklung neuer Wasserstofftechnologien in Aragonien, des Energieinstituts IMDEA, des Environment Park in Turin, der Universität Ljubljana und der Industrias López Soriano S.A.. Das Team untersuchte bestehende und neue Recycling- und Demontagetechnologien. Brennstoffzellenkatalysatoren frei von kritischen Rohstoffen Die Projektpartner untersuchten die in vier verschiedenen Wasserstofferzeugungs- und Brennstoffzellentechnologien verwendeten Materialien. Dazu gehörten die alkalische Wasserelektrolyse, die Elektrolyse per Protonenaustauschmembran (PEM), Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und PEM-Brennstoffzellen. Die Materialien wurden hinsichtlich der Kosten, der Kritikalitätsmethode der EU und ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit bewertet. Die Ergebnisse der Studie regten den Einsatz von Katalysatoren frei von kritischen Rohstoffen an. „Brennstoffzellen, die vollständig auf keramischen Materialien basieren und kein Nickel in der Anode enthalten wie dies normalerweise der Fall ist, sind in Festoxid-Brennstoffzellenstacks eine mögliche bessere Alternative. Darüber hinaus können Katalysatoren mit einzigartigen Kern-Schalen-Strukturen die Gesamtmenge an Platin in PEM-Stacks reduzieren“, erklärt Bernad. Die Projektpartner haben ebenfalls geeignete Recyclingtechnologien untersucht, um gleich mehrere Materialien auf einmal zu gewinnen. Ein Beispiel dafür ist die selektive elektrochemische Auflösung, eine Technik, die die Rückgewinnung von Platin und seinen Kohlenstoffträgern ermöglichte. Referenzdokumentation für Recycling- und Demontagetechnologien Im Rahmen einer systematischen Literaturrecherche analysierten die Projektpartner die aktuellen Einschränkungen, Hindernisse und Herausforderungen, denen Brennstoffzellentechnologien während ihrer gesamten Lebensdauer ausgesetzt sein könnten. Außerdem haben sie die neuesten Recyclingtechnologien für die Behandlung von Altbrennstoffzellen abgebildet und Eine Ökobilanz zur Ermittlung der Auswirkungen der vier Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien auf die Umwelt durchgeführt, angefangen bei der Verarbeitung der Rohstoffe bis hin zu deren Demontage und Recycling. Alle diese Informationen wurden in umfassenden Referenzdokumenten gesammelt. „Unsere Referenzdokumentation ebnet den Weg für die zukünftige technologische Demonstration in diesem Bereich und kann auch Einfluss auf kommende Verordnungen, Kodizes und Standards haben“, sagt Bernad. „Bis zu einem Kreislaufwirtschaftsmodell für die Wasserstofferzeugung und für Brennstoffzellentechnologien ist es noch ein weiter Weg. Mit der Ermittlung wichtiger Themen wie dem Austausch kritischer Rohstoffe und bestimmten Recycling- und Demontagetechnologien hat HYTECHCYCLING den Grundstein für weitere Forschung gelegt“, so Bernad abschließend.
Schlüsselbegriffe
HYTECHCYCLING, Brennstoffzelle, Recycling, Demontage, kritischer Rohstoff, Platin, Kreislaufwirtschaft, Wasserstofferzeugung, Leitfaden, Referenzdokumentation
