Grüne Wasserstoffproduktion: Warum alkalische Elektrolyseure marktführend sind

Einführung

Mit der weltweiten Umstellung auf erneuerbare Energien hat sich grüner Wasserstoff – erzeugt durch Elektrolyse mit sauberem Strom – zu einem Schlüsselfaktor bei der Dekarbonisierung von Branchen wie Transport, Stahlproduktion und Chemie entwickelt. Unter den verschiedenen Elektrolyseurtechnologien dominieren derzeit alkalische Elektrolyseure (ALK) den Markt. Doch warum?

In diesem Blog untersuchen wir die Vorteile von alkalische Elektrolyseure, ihre Rolle bei der Produktion von grünem Wasserstoff und warum sie für Großprojekte weiterhin die bevorzugte Wahl sind.

Was sind alkalische Elektrolyseure?

Alkalische Elektrolyseure gibt es schon seit Jahrzehnten und sie zählen zu den ausgereiftesten Technologien zur Wasserstoffproduktion. Sie nutzen eine alkalische Lösung (typischerweise Kaliumhydroxid, KOH) als Elektrolyt und nickelbasierte Elektroden, um Wasser (H₂O) durch eine elektrochemische Reaktion in Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) aufzuspalten.

Schlüsselreaktion:

An der Kathode: 2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻
An der Anode: 2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻

Warum alkalische Elektrolyseure den Markt dominieren

1. Bewährte Technologie und Zuverlässigkeit

Alkalische Elektrolyseure werden seit dem frühen 20. Jahrhundert zur industriellen Wasserstoffproduktion eingesetzt. Ihre langjährige Erfolgsgeschichte macht sie im Vergleich zu neueren Technologien wie PEM (Protonenaustauschmembran) oder SOEC (Festoxidelektrolyseure) zu einer risikoarmen Wahl für Großprojekte.

2. Niedrigere Kapitalkosten

Einer der größten Vorteile von ALK-Systemen ist ihre Wirtschaftlichkeit. Sie verwenden unedle Metalle (z. B. Nickel anstelle von Platin oder Iridium) und sind dadurch deutlich günstiger als PEM-Elektrolyseure, die auf teure Katalysatoren angewiesen sind.

3. Skalierbarkeit für den industriellen Einsatz

Alkalische Elektrolyseure eignen sich ideal für die Wasserstoffproduktion im großen Maßstab, beispielsweise in Ammoniakanlagen oder Raffinerien.

4. Längere Lebensdauer und Haltbarkeit

Da ALK-Systeme weniger Degradationsprobleme aufweisen als PEM-Systeme, haben sie oft eine Lebensdauer von etwa 20 Jahren, was die langfristigen Betriebskosten senkt. Dank ihrer robusten Konstruktion eignen sie sich für raue Industrieumgebungen.

5. Kompatibilität mit erneuerbaren Energien

Während ALKs traditionell eine stabile Stromzufuhr benötigten, haben Fortschritte im dynamischen Betrieb ihre Fähigkeit verbessert, mit intermittierenden erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne zu arbeiten.

Herausforderungen und zukünftige Verbesserungen

Trotz ihrer Vorteile sind alkalische Elektrolyseure mit einigen Einschränkungen verbunden:

Geringere Effizienz bei Teillast – Die beste Leistung erzielen Sie bei gleichmäßigem Betrieb mit hoher Kapazität.

Langsamere Reaktionszeiten – Weniger flexibel als PEM-Elektrolyseure für schnelle Start-Stopp-Zyklen.

Wartung des Flüssigelektrolyts – Erfordert regelmäßiges Nachfüllen und Korrosionsmanagement.

Innovationen wie:
Fortschrittliche Elektrodenmaterialien (verbessern die Effizienz)
Nullspaltkonfigurationen (reduzieren Energieverluste)
Hybridsysteme (ALK + PEM)
helfen ALKs, wettbewerbsfähig zu bleiben.

Fazit: Alkalische Elektrolyseure führen das Rennen um grünen Wasserstoff an

Während neuere Elektrolyseurtechnologien zunehmend an Bedeutung gewinnen, bleiben alkalische Elektrolyseure aufgrund ihrer Kosteneffizienz, Skalierbarkeit und bewährten Zuverlässigkeit Marktführer. Angesichts der steigenden Nachfrage nach grünem Wasserstoff werden alkalische Elektrolyseure weiterhin eine entscheidende Rolle bei der Energiewende spielen – insbesondere für große industrielle Anwendungen.

Derzeit sind sie die Lösung der Wahl für eine kostengünstige Produktion von grünem Wasserstoff im großen Maßstab.