Freudenberg bringt iridiumarme CCMs für PEM-Elektrolyseure auf den Markt

Freudenberg Sealing Technologies wird auf der Hydrogen Technology Expo 2026 in Hamburg eine neue Generation von katalysatorbeschichteten Membranen (CCMs) für Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEM) vorstellen. Die neuen Membranen reduzieren den Bedarf an Iridium, einem der seltensten Edelmetalle der Erde, drastisch auf nur 0,5 Milligramm pro Quadratzentimeter. Durch die Optimierung der Katalysatorschichten erreichen die CCMs eine hocheffiziente Zellspannung von 1,74 Volt bei einer Stromdichte von 3 Ampere pro Quadratzentimeter, wodurch sowohl die Investitionskosten (CAPEX) des Stacks als auch die betrieblichen Stromkosten (OPEX) der großtechnischen Wasserstoffproduktion gesenkt werden.

Minderung des Gascrossovers für erhöhte Sicherheit
Bei der PEM-Elektrolyse kann der Betriebsdruck auf der Wasserstoffseite den der Sauerstoffseite um bis zu 30 bar übersteigen. Diese Druckdifferenz birgt das Risiko, dass Wasserstoff durch die Membran migriert und beim Erreichen einer Konzentration von vier Volumensprozent ein hoch explosives Knallgasgemisch bildet. Um dem entgegenzuwirken, integrieren die neuen CCMs Freudenbergs proprietäre HTO-Protection-Technologie. Bei einem Betrieb von 0,5 A/cm² beschränkt dieser integrierte Sicherheitsmechanismus den Wasserstoff-Crossover in den Sauerstoffstrom auf unter 0,25 Volumensprozent – etwa ein Sechzehntel der unteren Explosionsgrenze – und bietet damit eine entscheidende Sicherheitsmarge für den kontinuierlichen Betrieb von Elektrolyseuren.

Maßgeschneiderte Membranbaugruppen für die Stack-Integration
Die neue Generation von CCMs ist in zwei ultradünnen Konfigurationen erhältlich: 50 Mikrometer für maximale elektrische Effizienz und 80 Mikrometer für eine verlängerte mechanische Lebensdauer, wodurch Hersteller das Bauteil an spezifische Stack-Designphilosophien anpassen können. Zur Rationalisierung der Fertigung liefert Freudenberg die Membranen in Standardrollen und -bögen oder als komplette, einbaufertige Baugruppen. Diese Baugruppen können im Schmelzschießverfahren auf Schutzrahmen laminiert oder geklebt und mit integrierten Elastomerdichtungen versehen werden. In Kombination mit einer Gasdiffusionsschicht von Freudenberg Performance Materials bilden die Einheiten vollständige Membranelektrodeneinheiten (MEAs), die die Endmontage des Stacks vereinfachen und gleichzeitig die aktiven katalytischen Oberflächen vor Verunreinigung schützen.

Zusätzlicher Kontext: Der Iridium-Engpass bei grünem Wasserstoff
Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und die Wettbewerbsanalyse, die in der ursprünglichen Produktankündigung nicht enthalten sind.

Bei der PEM-Elektrolyse fungiert Iridium als kritischer Katalysator für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an der Anode. Da die Anodenumgebung stark sauer ist und bei hohen positiven Potenzialen betrieben wird, ist Iridium eines der wenigen elementaren Metalle, die stabil genug sind, um die Reaktion ohne rasche Korrosion anzutreiben. Die globale Iridiumproduktion ist jedoch streng auf etwa 7 bis 9 metrische Tonnen pro Jahr als Nebenprodukt des Platinbergbaus beschränkt, was einen schwerwiegenden Lieferkettenengpass für gigawattgroße Projekte für grünen Wasserstoff darstellt. Die Reduzierung der Iridiumbeladung vom historischen Industriestandard (1,5 bis 2,5 mg/cm²) auf 0,5 mg/cm² ohne massiven Anstieg der Zellüberspannung (Spannungsverlust) erfordert eine fortschrittliche Nanostrukturierung der Katalysatorschicht, um die elektrochemisch aktive Oberfläche zu maximieren. Die Aufrechterhaltung einer Zellspannung von 1,74 V bei einer hohen Stromdichte von 3 A/cm² mit einer so extrem geringen Edelmetallbeladung stellt sicher, dass der Elektrolyseur eine hohe elektrische Effizienz (kWh/kg H2) beibehält und gleichzeitig die anfänglichen Materialbeschaffungskosten drastisch senkt.

Bearbeitet von dem Industrieredakteur Lekshman Ramdas mit KI-Unterstützung.

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