DHBW testet neue Verfahren: Wasserstoff recyceln statt neu herstellen

Recyceln statt neu bilden – das geht auch mit Wasserstoff und spart Strom, Geld sowie CO2-Emissionen. Unter welchen Bedingungen und mit welchem ökonomischem Potenzial für die Industrie, hat das EH2C-Projektteam um Sven Schmitz von der Dualen Hochschule in Mannheim (DHBW) herausgefunden, teilte die Hochschule dieser Tage mit. Dabei habe sich das Team gemeinsam mit fünf Projektpartnern auf die Herstellung von Halbleitern konzentriert. Die Ergebnisse für das Recycling von Wasserstoff sollen so überzeugend sein, dass sie auch für andere Industriezweige ein wichtiges Entscheidungskriterium für den Umstieg auf Wasserstoff-Technologien sein können, heißt es weiter.

Wasserstoff wird in verschiedenen Prozessen verwendet, ohne verbraucht zu werden, zum Beispiel bei der Solarzellen- und Halbleiterproduktion. Der benutzte Wasserstoff wird von umweltschädigenden Stoffen befreit und dann zumeist verdünnt ohne jegliche Nutzung in die Umwelt entlassen. Das sind laut Mitteilung der DHBW verschwendete Ressourcen, denn für die Neubildung des zukunftsträchtigen Energieträgers benötigt man dann neuen Strom. Deshalb habe sich ein Team aus dem Forschungscluster Elektrochemie der DHBW im Projekt „EH2C – H2-Recycling durch elektrochemische Kompression“ der Aufgabe gewidmet, die elektrochemische Kompression als innovative Technologie zum Wasserstoffrecycling in der Halbleiterherstellung zu demonstrieren.

Keine Qualitätseinbußen

Für valide Erkenntnisse wurde von einem der Projektpartner eine Reinigungsanlage mit elektrochemischem Verdichter (EHC) als Kern aufgebaut, zertifiziert und anschließend beim Fraunhofer ISE in Freiburg erprobt. Der daraus recycelte Wasserstoff soll für zwei verschiedene Halbleiterherstellungsprozesse getestet worden sein: Siliziumkarbid-Herstellung und Metallorganische Gasphasenepitaxie. Die Ergebnisse gehörten laut DHBW zu den Highlights des Projekts: Ob die Herstellung mit neuem oder recyceltem Wasserstoff stattfand, machte für die Qualität der gefertigten Halbleiter keinen Unterschied. „Mit dem Verfahren bieten wir der Industrie eine sehr attraktive Alternative, denn es gibt bei recyceltem Wasserstoff keine Qualitätseinbußen – und das ist der wichtigste Aspekt für Hersteller“, sagt Schmitz. „Wenn Wasserstoff mit grünem Strom recycelt wird, sparen wir ungefähr 80 Prozent des grünen Stroms, der sonst für die Neubildung von Wasserstoff per Elektrolyse notwendig ist.“

Ein weiterer Vorteil soll laut DHBW sein, dass er in der Größe skalierbar ist, also ganz kleine, aber auch sehr große Abgasströme reinigen kann. „Zukünftig kann die Investition in einen EHC deutlich günstiger werden, da er auf denselben Maschinen mit denselben Grundmaterialien gefertigt werden kann wie Elektrolyseure, die Wasserstoff produzieren werden, sowie Brennstoffzellen, die Wasserstoff verbrauchen werden und bei denen hohe Stückzahlen zu erwarten sind“, erklärt Schmitz.

Folgeprojekt geplant

Weil die Ergebnisse so positiv waren, plant die DHBW ein Folgeprojekt. In diesem soll die Reinigungsanlage einer Größe entsprechen, wie sie in einer reellen Halbleiterfabrik benötigt würde. Bei 30 solcher Anlagen könnte eine Fabrik laut Mitteilung bis zu 30 Fässer Benzin inklusive der dazugehörigen CO2-Emissionen pro Tag sparen.