Prüfstand für die Konditionierung von Elektrolyseuren (Quelle: Albert & Hummel)
Grüner Wasserstoff, der durch Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien wie Sonne, Wasser und Wind hergestellt wird, ist einer der wichtigsten Bausteine für eine nachhaltige und klimaneutrale Energiewirtschaft. Das Funktionsprinzip der Elektrolyse wurde bereits Anfang des 19. Jahrhundert entdeckt. Der französische Schriftsteller und Visionär Jules Verne hat in seinem Roman „Die geheimnisvolle Insel“ bereits 1875 das Potenzial von Wasser und Wasserstoff erkannt: „Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischen Strom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff, werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“ Heute ist Wasserstoff zugleich Energieträger, Prozessgas und Energiespeicher. Elektrolyseure spalten dafür Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff.
Reinstwasser zur Konditionierung der PEM-Membranen
Bei der sogenannten PEM-Elek trolyse dient eine Protonen- Austausch-Membran (Proton Exchange Membrane) als ionisch leitfähiges Medium zwischen Anode und Kathode. Wenn eine Spannung anliegt, wird Wasser an der Anode aufgespalten. Es entsteht Sauerstoff, die Protonen wandern durch die Membran zur Kathode und reagieren dort zu Wasserstoff. Vor der Inbetriebnahme müssen die Elektrolyseure in den Prüfstand und konditioniert werden. Sie werden befeuchtet, denn die Membranen müssen für den Betrieb einen bestimmten Feuchtegrad haben. Für einen ihrer Kunden hat die Albert & Hummel GmbH deshalb jetzt einen vollautoma tischen Prüfstand für Elektrolyseure beziehungsweise deren Stacks entwickelt (Bild 1).
Das Unternehmen mit Sitz in Bamberg gilt schon seit über 30 Jahren als kompetenter Partner im Sondermaschinenbau sowie bei der Entwicklung individueller Automations- und Steuerungslösungen. Auch die Prüfung und Fertigung neuartiger Energie- und Antriebssysteme wurde mittlerweile zu einem Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit. Für die Optimierung der Leistung von Elektrolyt- Membranen am Prüfstand ist eine gute Befeuchtung von großer Bedeutung. Dazu wird Reinstwasser (VE-Wasser) unter definierten Bedingungen durch den Elektrolyseur-Prüfstand geleitet. Volumenströme, unterschiedliche Temperaturen und Drücke sorgen dann für die gewünschte Konditionierung.
Agile Projektumgebung stellt hohe Anforderungen
Das Reinstwasser wird während der Konditionierung auf unterschiedlichen Wegen durch den Prüfstand gepumpt. So sorgt ein Bypass-Regelsystem für den gewünschten Volumenstrom, über einen Wärmetauscher wird die notwendige Temperatur erreicht, für das Druckniveau sind Pumpen verantwortlich. Zahlreiche Ventile übernehmen das Befüllen und Entleeren der Rohrleitungen und schalten zwischen den unterschiedlichen Fließwegen des Reinstwassers um. Dabei gilt, alle im Prüfstand eingesetzten 11Komponenten müssen hohe Anforderungen erfüllen. Die Ventile beispielsweise müssen zuverlässig und schnell schalten, sich gut in die Steuerungsumgebung einbinden lassen und dürfen bei Kontakt mit dem entmineralisierten Wasser nicht korrodieren.
Erschwerend kam hinzu, dass sich während der Entwicklung des Prüfstands immer wieder Änderungen bei den Spezifikationen der Ventile ergaben. Mit Bürkert Fluid Control Systems fanden die Bamberger Sondermaschinenbauer aber einen kompetenten Partner, mit dem die Zusammenarbeit auch in einer solchen agilen Projekt - umgebung funktionierte. Versprochenes wurde innerhalb kurzer Zeit realisiert, Lieferfristen wurden eingehalten und die Fluidikspezialisten unterstützten jederzeit, wenn es galt, gemeinsam eine passsende Lösung zu finden.