Das Gesamtkonzept (Bild: Freudenberg Sealing Technologies)
19.10.2026 Investitions- und Betriebskosten der Elektrolyse senken
Auf der Hydrogen Technology Expo zeigt Freudenberg Sealing Technologies eine neue Generation katalysatorbeschichteter Membranen (Catalyst Coated Membranes, CCM) für die PEM‑Elektrolyse. Die Membranen kommen mit 0,5 mg/cm² Iridium aus und erreichen eine Zellspannung von 1,74 V bei einer Stromdichte von 3 A/cm². Eine integrierte Schutztechnologie begrenzt zudem den Übertritt von Wasserstoff auf die Sauerstoffseite und erhöht damit die Betriebssicherheit.
Iridium gehört zu den seltensten Metallen der Erde. Trotzdem kommt kein PEM-Elektrolyseur ohne das Edelmetall aus, denn es dient als Katalysator auf der Sauerstoffseite der Membran, an der das Wasser zerlegt wird. Für eine 1-GW‑Elektrolyseleistung werden laut Fraunhofer ISE 25.000 bis 35.000 m² CCM benötigt. Bei 0,5 mg/cm² stecken darin rund 125 bis 175 kg Iridium, viele marktübliche Membranen benötigen mehr. Die Beladung entscheidet damit nicht nur über die Investitionskosten (CAPEX), sondern die Katalysatorstrukturen besitzen einen erheblichen Einfluss auf die Betriebskosten (OPEX), die bei den Total Cost of Ownership der Wasserstoffherstellung einen Anteil von ca. 67 % ausmachen.
Weniger Edelmetall nützt allerdings nur, wenn der Wirkungsgrad nicht leidet. Freudenberg Sealing Technologies hat die Katalysatorschichten deshalb so strukturiert, dass die neue CCM trotz geringer Iridiummenge hohe Zellspannungen und somit eine hohe Effizienz erreicht. Der Elektrolyseur benötigt damit weniger Strom pro Kilogramm Wasserstoff, die Betriebsausgaben sinken. In beschleunigten Alterungstests zeigte sie keine nennenswerte Degradation. Damit erreicht die Membran bereits heute eine Effizienz, die sich Anwendende für kommende Elektrolyse-Generationen wünschen.
Was im Chemieunterricht als Knallgasprobe mit einem lauten Knall endet, muss in einem Elektrolyseur unter allen Umständen ausgeschlossen sein. Auf der Wasserstoffseite herrscht häufig ein bis zu 30 bar höherer Druck als auf der Sauerstoffseite. Dadurch kann Wasserstoff durch die Membran wandern und ab etwa vier Volumenprozent entsteht ein explosionsfähiges Gemisch. Die HTO-Protection, eine eigene Schutztechnologie in allen CCMs von Freudenberg Sealing Technologies, begrenzt diesen Übertritt: Bei 0,5 A/cm² liegt der Wasserstoffanteil im Sauerstoff unter 0,25 Volumen-%, rund einem Sechzehntel der unteren Explosionsgrenze, und bietet eine hohe Sicherheitsmarge.
Die neue Generation ist in Membranstärken von 50 und 80 µm erhältlich. Dünnere Membranen ermöglichen einen höheren Wirkungsgrad, dickere eine längere Lebensdauer. Die Wahl hängt von der Design-Philosophie des Kunden ab. Auf Wunsch liefert Freudenberg Sealing Technologies die Membranen nicht nur als Rollenware oder Bögen, sondern als einbaufertige Baugruppe: laminiert oder im Heißschmelzverfahren mit einem Rahmen verbunden und bei Bedarf mit integrierten Dichtungen aus eigenen Elastomerwerkstoffen versehen. Zusammen mit einer Gasdiffusionslage der Schwestergesellschaft Freudenberg Performance Materials entsteht eine Membran-Elektroden-Einheit (Membrane Electrode Assembly, MEA). Die Rahmenkonstruktion muss die aktive Fläche vor Kontaminationen schützen und vereinfacht gleichzeitig die Montage im Stack. Auch für PEM-Brennstoffzellen in Lkw, Bussen und Schiffen bietet das Unternehmen CCMs und MEAs an.
Hydrogen Technology Expo: Halle B6, Stand H10
