Grüner Wasserstoff gilt als Schlüsselelement für eine nachhaltige Energiezukunft. Er entsteht durch die Elektrolyse von Wasser, einem Prozess, bei dem elektrischer Strom aus erneuerbaren Quellen genutzt wird, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu zerlegen. Der gesamte Produktionsprozess ist CO2-frei, was grünen Wasserstoff zu einer idealen Alternative zu fossilen Energieträgern macht. Grüner Wasserstoff wird bereits in zahlreichen Bereichen eingesetzt und bietet vielseitige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in der Industrie, der Wärmeversorgung und der Mobilität.
In Industrieparks dient er zur Energieversorgung, an Wasserstofftankstellen ermöglicht er emissionsfreie Mobilität, und in Kraftwerken wird er als Speichermedium für überschüssigen Strom genutzt. Überall dort, wo eine Reduzierung von Emissionen und die Unabhängigkeit von fossilen Ressourcen gefragt sind, spielt grüner Wasserstoff eine Schlüsselrolle. Doch die Herstellung von grünem Wasserstoff stellt hohe Anforderungen an die Wasserqualität. Für den Betrieb eines Elektrolyseurs wird Reinstwasser benötigt, dessen Reinheitsgrad maßgeblich den Produktionsprozess beeinflusst. Ohne dieses hochreine Wasser ist keine effiziente und dauerhafte Elektrolyse möglich.
Das Ziel ist die Erzeugung von grünem Wasserstoff (H2) – einem sauberen und effizienten Energieträger, der durch Elektrolyse gewonnen wird. Dieser Prozess, eine Redoxreaktion, basiert auf dem Austausch von Elektronen zwischen den Reaktanten (Elektroden). Dabei sind die Reinstwasser-Gewinnung und die Elektrolyse eng miteinander verzahnt.
Während der Elektrolyse wird Wasser mithilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Die Redoxreaktion findet in einzelnen Zellen statt, die zu einem Elektrolyseur kombiniert werden. Die Effizienz dieses Verfahrens wird entscheidend von der Zellspannung, der Stromdichte und der Qualität des eingesetzten Wassers beeinflusst. Filtersysteme von Wolftechnik spielen eine zentrale Rolle bei der Gewinnung von Reinstwasser und gewährleisten dessen gleichbleibend hohe Qualität.
Filtration als Schlüssel zur Reinstwasser-Gewinnung
Jede noch so kleine Verunreinigung kann die Elektrolysezellen belasten, Ablagerungen verursachen und die Lebensdauer der Anlage erheblich verkürzen. Die Filtersysteme von Wolftechnik leisten hier einen entscheidenden Beitrag, indem sie Partikel, Mikroorganismen und gelöste Stoffe entfernen und damit für eine gleichbleibend hohe Wasserqualität sorgen.
Die Filtration beginnt bereits im ersten Schritt der Wasseraufbereitung, wo grobe Schwebstoffe und Partikel entfernt werden. Hier kommen WFPPA- und WFMLP-Faltelemente von Wolftechnik zum Einsatz, die mit ihrer hohen Schmutzaufnahmekapazität eine effiziente Vorfiltration ermöglichen und die nachgelagerte Umkehrosmoseanlage vor Verunreinigungen schützen. In der Anlage wird das Wasser durch eine semipermeable Membran gepresst, wodurch bis zu 99 Prozent der gelösten Ionen, organischen Verbindungen und Mikroorganismen entfernt werden. Dieser Schritt reduziert den Salzgehalt des Wassers erheblich und erzeugt sogenanntes Reinwasser.
Um eine noch höhere Reinheit zu erreichen, durchläuft das Wasser anschließend eine Deionisierung. Hierbei werden gelöste Anionen und Kationen entfernt, um die Leitfähigkeit auf ein Minimum zu reduzieren. Besonders wichtig ist in diesem Prozessschritt der Einsatz von Tiefenfilterkerzen vom Typ CP und CP2, die Partikel aus dem Wasser filtern und dadurch die empfindlichen Ionentauscher vor Verunreinigungen schützen. Das Ergebnis ist nahezu vollständig reines Wasser mit einer Leitfähigkeit von maximal 0,055 µS/cm – ein essenzieller Wert für die Elektrolyse.
Im letzten Schritt wird das Reinstwasser einer abschließenden Sterilfiltration unterzogen. WFPES-E Membranfilterkerzen sorgen dafür, dass selbst feinste Mikroorganismen und Partikel entfernt werden, sodass das Wasser die erforderliche Qualität für die Wasserstoffproduktion erreicht. Diese abschließende Filtration ist entscheidend für die langfristige Betriebssicherheit des Elektrolyseurs, da sie Ablagerungen verhindert und so die Effizienz des gesamten Prozesses gewährleistet.
Da Reinstwasser aufgrund seines Fehlens gelöster Ionen besonders aggressiv ist, werden in der gesamten Aufbereitungsanlage ausschließlich hochbeständige Materialien eingesetzt. Wolftechnik bietet hierfür Edelstahlgehäuse wie die hochglanzpolierten WS-Sanitary-Gehäuse oder die selbststehenden WTKF-Edelstahlgehäuse an, die höchsten hygienischen und mechanischen Anforderungen gerecht werden. Die Gehäuse gewährleisten eine sichere und langlebige Filtration für alle Prozessschritte.
Schlüsseltechnologie der Energiewende
Das nach dem oben beschriebenen Ablauf aufbereitete Reinstwasser (H2O) wird in den Elektrolyseur eingespeist. Das H₂O wird durch elektrische Energie in seine Bestandteile zerlegt: Wasserstoff (H2) entsteht an der Kathode (negativer Pol) und Sauerstoff (O2) wird an der Anode (positiver Pol) freigesetzt. Der erzeugte Wasserstoff wird gesammelt und für die weitere Verwendung aufbereitet. Je nach Anwendung wird er entweder komprimiert und in Drucktanks gespeichert, verflüssigt, um Transport und Lagerung zu erleichtern, oder direkt in industrielle Prozesse oder Mobilitätslösungen eingespeist. Dabei findet er beispielsweise Verwendung in Brennstoffzellenfahrzeugen oder als Rohstoff in der chemischen Industrie. Auch der bei der Elektrolyse entstehende Sauerstoff, der als Nebenprodukt anfällt, kann genutzt werden. Er wird häufig in industriellen Anwendungen oder im medizinischen Bereich eingesetzt.
Die Qualität von Reinstwasser ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz und Langlebigkeit von Elektrolyseuren. Mit innovativen Filtersystemen trägt Wolftechnik dazu bei, die Wasserstoffproduktion nachhaltiger zu gestalten – und damit die Energiewende entscheidend voranzutreiben.
