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Wegbereiter für erneuerbare und nachhaltige Energien

Saubere Energieerzeugung mit Nafion-Protonenaustauschmembranen

27.09.2022 - Wie Ionenaustauschmembranen die Anforderungen heutiger Elektrolyseure erfüllen, um die Wasserstoffwirtschaft voranzutreiben

Internationale Abkommen, nationale Gesetze und regionale Initiativen konzentrieren sich zunehmend auf die Reduktion von CO2 in der Atmosphäre. Daher rückt die Suche nach nachhaltigen Wegen zur Erzeugung sauberer Energie immer mehr in den Fokus. So entstehen weltweit ganze Industrien, um dieses Ziel zu erreichen.

Nafion-Protonenaustauschmembranen (PEM, Proton Exchange Membrane) können beim Übergang zu einer sauberen Energieerzeugung eine bedeutende Rolle spielen, denn sie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter:

  • kleine Brennstoffzellen für Kraftfahrzeuge
  • größere Brennstoffzellen für die stationäre Energieerzeugung
  • Produktion von Wasserstoff zur Energiespeicherung


Nafion Membranen sind für die Energiewirtschaft von großer Bedeutung, denn sie bieten hohe Leistung, Festigkeit, Widerstandsfähigkeit, einen breiten Betriebsspannungsbereich, eignen sich für den intermittierenden Betrieb, und sie behalten ihre vorteilhaften Eigenschaften über einen langen Zeitraum.

Ein Win-Win-Szenario
Mit dem weltweiten Ausbau von Wind- und Solarkraftanlagen steigt auch der Bedarf an Systemen zur Energiespeicherung. Zu manchen Zeiten gehen die Produktion dieser erneuerbaren Energien und der Strombedarf weit auseinander. Zu anderen Zeiten müssen die Netzbetreiber ihre Stromnetze stabilisieren, wenn eine große Menge an Wind- und Sonnenenergie eingespeist wird. Die Produktion von Wasserstoff mittels Elektrolyse ist eine ideale Möglichkeit, um diese Schwankungen auszugleichen.

Es gibt zahlreiche Verfahren, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Protonenaustauschmembranen besitzen den Vorteil, dass sie mit hohen Stromdichten arbeiten und so die Betriebskosten senken können. Dies ist vor allem wichtig für Systeme, die mit Wind- und Solarkraftanlagen gekoppelt sind, wo plötzliche Stromspitzen dazu führen können, dass die Energie nicht vollständig gespeichert werden kann.

Weitere Vorteile von Nafion Protonenaustauschmembranen in der Wasserstofferzeugung sind:

  • sehr hohe Festigkeit, dadurch einfachere Handhabung und höhere Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung im Einsatz
  • verbesserte strukturelle Verstärkung für Beständigkeit gegenüber Verunreinigungen und niedrigere Betriebsspannungen
  • sehr gute Leistungseigenschaften, auch unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen


Mit Nafion Membranen den sauberen Treibstoff der Zukunft produzieren
Wasserstoff-Brennstoffzellen besitzen einen hohen Wirkungsgrad und sind emissionsfrei. Daher können sie die Treibhausgasemissionen zahlreicher Anwendungen verringern. Wasserstoffbrennstoffzellen produzieren lediglich Wasser, elektrische Energie und Wärme. Mit der gewonnenen elektrischen Energie lassen sich Fahrzeuge antreiben sowie Gebäude und Industrieunternehmen mit Strom versorgen.

Darüber hinaus kann Wasserstoff dazu verwendet werden, zu Spitzenzeiten produzierte überschüssige Energie zu speichern. Dies ermöglicht einen effizienteren Einsatz von erneuerbarer Sonnen- und Windenergie durch Pufferung der Energieerzeugung und des -verbrauchs.

Durch die steigende Nachfrage nach sauberer Energie ist die Wasserstofferzeugung in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Zwar gibt es verschiedene Verfahren, Wasserstoff zu erzeugen, aber der Einsatz von Ionenaustauschermembranen in einer elektrochemischen Zelle ist eine umweltfreundliche Lösung, große Mengen an Wasserstoff zu generieren, ohne Kohlendioxid auszustoßen. Dies verstärkt die Umweltvorteile der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen.

Wasserstoff-Elektrolyse mit Hilfe von Nafion Membranen
Nafion Membranen ermöglichen bei der Wasserelektrolyse eine sehr gute Aufspaltung in Sauerstoff und Wasserstoff über einen breiten Druck- und Temperaturbereich. Im Wesentlichen handelt es sich hier um die Umkehrung der Funktionsweise einer Brennstoffzelle, bei der aus Strom und Wasser Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt werden.

Nafion Membranen ermöglichen eine weitgehend unterbrechungsfreie Wasserstoffproduktion und höhere Erträge.

Zu den wichtigsten Vorteilen von Nafion-Membranen in der Wasserstoffproduktion gehören:

  • geeignet für hohe Stromdichten und geringe Spannungen
  • breiter Einsatztemperaturbereich
  • lediglich Wasser als Elektrolyt erforderlich (keine gefährlichen ätzenden Chemikalien)
  • gute Leistungseigenschaften, auch unter anspruchsvollen Bedingungen
  • sehr hohe Festigkeit und Langlebigkeit


Erfahren Sie mehr darüber, welche Vorteile der Einsatz von Nafion-Protonenaustauschmembranen bei der Erfüllung der Nachfrage nach grünem Wasserstoff mittels Wasser-Elektrolyse hat. Fordern Sie unser Whitepaper an auf nafion.com.

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