Bund fördert deutsch-neuseeländisches Wasserstoffprojekt

strong>Hereon und University of Otago forschen gemeinsam

Drei Projekte des bilateralen Förderaufrufs „Forschungskooperation Grüner Wasserstoff mit Neuseeland“ haben ihre Arbeit aufgenommen und ergänzen damit die bestehenden deutschen Forschungsaktivitäten im Bereich Grüner Wasserstoff mit Neuseeland. Der Projektträger Jülich (PtJ) hat in Zusammenarbeit mit dem DLR Projektträger das Auswahlverfahren organisiert und betreut mit dem Institut für Wasserstofftechnologie des Helmholtz-Zentrums Hereon die fachliche sowie administrative Umsetzung des Förderprogramms. Das BMBF hat am 03.08.2022 bekannt gegeben, drei Kooperationsprojekte zwischen den beiden Ländern zu fördern.

Chemische Formel für Wasserstoff

Deutschland und Neuseeland zählen bereits zu den Vorreitern in der Forschung zu Grünem Wasserstoff. Außerdem verbindet sie seit 2021 eine Forschungsallianz, die es sich zum Ziel gesetzt hat, die entsprechenden Technologien weiterzuentwickeln. Unter der Leitung von Prof. Sally Brooker, Wissenschaftlerin im Fachbereich Chemie der University of Otago, und Paul Jerabek, Wissenschaftler in der Abteilung Materialdesign am Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie, forschen beide Länder nun auch gemeinsam an der Herstellung der Speichermaterialien. Das BMBF und das neuseeländische Ministry of Business, Innovation and Employment (MBIE) finanzieren das Kooperationsprojekt gemeinsam mit insgesamt rund 1,5 Millionen Euro über drei Jahre.

  1. Das Projekt „HighHy“ arbeitet an der AEM-(Anionenaustauschmembran) Elektrolyse, die im Vergleich zu anderen Elektrolyseverfahren ohne teure, schwer verfügbare Edelmetalle auskommt und daher eine kostengünstige Alternative darstellt. Bisher ist dieses Verfahren jedoch noch nicht effizient genug. Ziel von HighHy ist es deshalb, hocheffiziente Katalysatoren aus Nickel und Mangan zu entwickeln. Dazu haben sich die Fraunhofer-Gesellschaft und die Universität Bayreuth auf deutscher Seite und die Universitäten von Canterbury, Auckland und Wellington auf neuseeländischer Seite zusammengeschlossen.
  2. Titan-Eisen-Materialien gehören zu den vielversprechendsten Kandidaten für die großskalige, stationäre Wasserstoff-Speicherung. Im Projekt „NZMat4H2Sto“ erforschen die Partner des Helmholtz-Zentrums Hereon und der University of Otago, inwiefern vorhandene neuseeländische Ressourcen sich nutzen lassen, um solche Titan-Eisen-Legierungen ökonomisch und ökologisch zu erzeugen. Die Forschungsarbeiten des Projekts decken dabei alle Verfahrensschritte vom Labor bis hin zum Bau und zur Erprobung eines Demonstrator-Wasserstoffspeichers ab. Das Projekt „NZMat4H2Sto“ wird über drei Jahre 400.000 Euro erhalten.
  3. Ziel des Projektes „HINT“ ist es, Strategien aufzuzeigen, wie zeitnah eine kostengünstige Erzeugung und Systemintegration großer Mengen Grünen Wasserstoffs in Deutschland und Neuseeland gelingen könnte. Die gemeinsame Methodenentwicklung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Universitäten von Canterbury und Auckland bietet eine hervorragende Basis für eine längerfristige Zusammenarbeit als Teil eines breit angelegten Forschungs- und Innovationsnetzwerkes.

Metallhydride als Wasserstoffspeicher

Hereon-Forschende haben bereits Erfolge mit der Speicherung von Wasserstoff in Metallhydriden erzielt. Im Vergleich zu herkömmlichen Druck- oder Flüssigwasserstofftanks sind diese besonderen Metalllegierungen eine gute Lösung, um Wasserstoff bei niedrigem Druck und moderaten Temperaturen sicher und kompakt zu speichern.

„Metallhydride sind eine sichere, vielseitige und technisch sehr attraktive Option für die Wasserstoffspeicherung. Um sie aber gegenüber alternativen Speichermethoden kommerziell wettbewerbsfähig zu machen, sind kosteneffiziente Rohstoffzugänge für die eingesetzten Materialien erforderlich“, sagt Paul Jerabek, Co-Leiter des Projekts. Er ergänzt: „Wir glauben, diese in Neuseeland gefunden zu haben und wollen nun gemeinsam untersuchen, inwiefern die dortigen Rohstoffquellen geeignet sind, um als Ausgangsstoffe für leistungsfähige Wasserstoffspeichermaterialien zu dienen.“

„Ich freue mich sehr, dass wir die Zusammenarbeit mit unseren deutschen Partnern vom Helmholtz-Zentrum Hereon ausbauen können. Dieses Projekt unterstützt gezielt die Bestrebungen Neuseelands, bis 2050 klimaneutral zu werden, und stärkt gleichzeitig die wissenschaftlichen und industriellen Verbindungen zwischen beiden Ländern“, sagt Prof. Sally Brooker, Co-Leiterin des Projekts.

Ilmenit als Schlüsselmaterial

Die Forschenden beider Länder kombinieren im Rahmen des Projektes ihre Expertisen, um unter anderem zu ermitteln, ob die in Neuseeland in großer Menge verfügbaren Ilmenit-Sände (titanreiche Eisensände) genutzt werden können, um Metalllegierungen auf Basis von Eisentitan zur Wasserstoffspeicherung zu erzeugen. Die Aufgabe von Jerabek wird es sein, diese Materialien mittels Größenskalen übergreifender Computermodelle zu simulieren, um ihre Eigenschaften als Wasserstoffspeicher vorherzusagen und besser zu verstehen. Auf deutscher Seite unterstützen ihn noch zwei weitere Wissenschaftler des Hereon-Instituts für Wasserstofftechnologie: Claudio Pistidda ist für die Herstellung und Charakterisierung des Materials verantwortlich und Julian Jepsen arbeitet an der Konstruktion eines Speichertanks für das neue Material.

Das größte Hindernis zum breiten Einsatz von Wasserstofflösungen im Energiesektor sind – neben der noch nicht vorhandenen Infrastruktur – die Herstellungskosten der Speicher. Sollte es gelingen, die Kosten des Speichermaterials durch eine steigende Nachfrage zu senken, wäre ein weiteres Problem gelöst.

Hintergrund

Das Kooperationsprojekt zwischen Neuseeland und Deutschland läuft unter dem Titel „Verwendung neuseeländischer Ressourcen zur Entwicklung von TiFe-basierten Wasserstoffspeichermaterialien“ (NZMat4H2Sto) im Rahmen des BMBF-Förderaufrufs „Kooperation Grüner Wasserstoff mit Neuseeland“ und des MBIE-Programms „Catalyst: Strategic – New Zealand-Germany Green Hydrogen research partnerships“. Neben der Vernetzung der beiden Länder soll damit die Verbindung zwischen den Forschenden gestärkt werden. Dazu sind Forschungsaufenthalte von Promovierenden sowie erfahrenen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im jeweiligen Partnerland vereinbart. Neben der University of Otago sind von neuseeländischer Seite auch Forschende der Victoria University of Wellington, der University of Auckland, der University of Canterburry sowie von Unitec beteiligt.

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