Fraunhofer test drie elektrolysetechnieken voor waterstofproductie uit zeewater

Zeewater gebruiken voor waterstofproductie is één ding, een elektrolyser jarenlang betrouwbaar laten functioneren met zout water is een tweede. Fraunhofer onderzoekt hoeveel waterzuivering werkelijk nodig is en welke membranen en elektrolysetechnieken het best bestand zijn tegen zout, afzettingen en corrosie met als uiteindelijk doel om elektrolyse op zee eenvoudiger en goedkoper te maken.

Binnen het onderzoeksproject SeaEly onderzochten Fraunhofer IWES en Fraunhofer IFAM samen met verschillende partners hoe ver zeewater moet worden gezuiverd voordat elektrolyse mogelijk is zonder dat componenten te snel beschadigd raken. Rechtstreekse elektrolyse van zeewater is technisch veel lastiger dan elektrolyse met ultrapuur water. Chloriden en andere bestanddelen kunnen ongewenste chemische reacties veroorzaken. Ook kunnen stoffen zich op oppervlakken afzetten en zorgen voor corrosie en versnelde veroudering.

Vooral het membraan is daarbij cruciaal. Fraunhofer IFAM ontwikkelde nieuwe membranen voor elektrolyse met onbehandeld zeewater. Een nieuw anionenwisselmembraan is inmiddels met synthetisch zeewater getest en liet volgens de onderzoekers ‘veelbelovende resultaten’ zien. Om de levensduur van de materialen te beoordelen, worden de componenten na blootstelling aan verschillende omstandigheden tot op microscopisch niveau onderzocht. Zo kunnen de onderzoekers corrosie, afzettingen, veranderingen aan oppervlakken en andere vormen van slijtage volgen.

Verschillen vergelijken

Fraunhofer bouwde daarnaast een grotere multifunctionele testopstelling. Daarmee kunnen verschillende elektrolysetechnologieën met brak en zout water onder dezelfde omstandigheden worden onderzocht. Het gaat onder meer om PEM-, alkalische en AEM-elektrolyse. De eerste haalbaarheidstesten zijn afgerond; de volgende stap is vooral aantonen dat de componenten langdurig bestand zijn tegen zout, corrosie en afzettingen. De ontwikkelde testinstallaties worden daarvoor ook na afloop van het project verder gebruikt.

Als directe elektrolyse van zee- en brakwater uiteindelijk voldoende betrouwbaar blijkt, kan dat vooral voor offshore waterstofproductie voordelen opleveren. Of dat daadwerkelijk goedkoper wordt, zal mede afhangen van de levensduur van membranen, elektroden en andere onderdelen.

Ook onderzoeksinstituut Differ is via het SaltCat-project ook bezig met waterstofproductie uit zout water. Dat onderzoek is meer theoretisch van aard. Fraunhofer lijkt een stap dichter bij praktische installatie te zitten.