Untersuchung von Maßnahmen zur Vermeidung von Streuströmen in der alkalischen Wasserelektrolyse

Wasserstoff (H₂) ist ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie, und soll in Zukunft auch zur Speicherung und zum Transport von regenerativen Energien eingesetzt werden. Die alkalische Wasserelektrolyse nutzt hochkonzentrierte Kalilauge als Elektrolyt und ist ein vielversprechender Prozess zur industriellen Herstellung von H₂. Zur Skalierung der Wasserelektrolyse als industriellen Prozess werden mehrere Einzelzellen aufeinander gestapelt, zu einem „Stack“, und durch einen gemeinsamen elektrischen Stromfluss versorgt. Dadurch addieren sich die Einzelzellspannungen zu einer Gesamtspannung, die im Bereich 100-600 V liegt. Wenn alle Zellen gemeinsam aus einem Flüssigkeitsstrom versorgt werden, kann auch Strom durch den leitfähigen Elektrolyten fließen, sodass es zu einem Kurschlussstrom an den eigentlichen Zellen vorbei kommt, den sogenannten Streuströmen. Diese reduzieren die Effizienz der Wasserstofferzeugung und führen zu Korrosion in anderen Bauteilen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen verschiedene Maßnahmen zur Verringerung von Streuströmen untersucht werden, die Potential für die industrielle Anwendung zeigen. Dazu kann der Flüssigkeitsstrom gezielt unterbrochen oder verengt werden, sodass der Widerstand in der Lauge steigt. Mögliche Methoden sind das Zudosieren von Gasen, Einbinden von Abtropfkanten oder die Unterbrechung durch bewegliche Bauteile. Im Rahmen der Abschklussarbeit werden diese Methoden recherchiert, experimentell getestet und in Bezug auf ihre Umsetzbarkeit, Implementierungskosten und Streustromvermeidungseffizienz im industriellen  Einsatz beurteilt.