Für eine Wasserelektrolyse ohne „Ewigkeitschemikalien“
Professur Polymerchemie der TU Chemnitz ist beteiligt an einem Verbundprojekt über Wasserelektrolyse mit fluorfreien Polymermembranen zur Herstellung von grünem Wasserstoff
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Das Projektteam der Professur Polymerchemie entwickelt ionenleitende Membranen, die kein Fluor enthalten (v. l.): Dr. Arun Kumar Gayen, Prof. Dr. Michael Sommer und Dr. Kajari Mazumder). Foto: Jacob Müller
Die Professur Polymerchemie (Leitung: Prof. Dr. Michael Sommer) der Technischen Universität Chemnitz ist an einem neuen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt „Fluorine-free water electrolysis development (FFWD)“ beteiligt. Das Projekt unter Federführung der Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e. V. und unter Beteiligung der Université de Lorraine, des Start-ups ionysis sowie des führenden französischen Elektrolyseur-Herstellers Elogen hat zum Ziel, fluorfreie saure Polymermembranen hinsichtlich der Anforderungen von großskaligen Elektrolyseuren zu entwickeln.
Elektrolyseure auf Basis der sauren Membranwasserelektrolyse sind bereits kommerziell verfügbar, basieren jedoch meist auf dem Membranmaterial Nafion, das in den Bereich der poly- und perfluorierten aliphatischen Substanzen (PFAS) fällt. Gelangen diese sogenannten „Ewigkeitschemikalien“ unkontrolliert in die Umwelt, bauen sie sich nicht ab und reichern sich daher an. Die weltweite Verbreitung von PFAS ist aufgrund der fehlenden Abbaubarkeit weit vorangeschritten. Während eine gesamttoxikologische Bewertung noch andauern wird, ist bereits absehbar, dass die Belastung für Tier und Mensch massiv ist. Zwar ist Nafion ein polymerer Vertreter der PFAS-Gruppe und damit selbst weniger kritisch, jedoch werden niedermolekulare PFAS für die Herstellung benötigt. Aus diesen Gründen und vor dem Hintergrund einer möglichen Regulation ist auch aus Sicht der an dem Verbundprojekt beteiligten Forschenden die Entwicklung fluorfreier Alternativen unumgänglich.
„Fluor und die daraus resultierenden polymeren Materialien haben einzigartige Eigenschaften, die hinsichtlich Stabilität und Oberflächeneigenschaften oft unschlagbar sind und für Membranmaterialien ideal erscheinen. Umso herausfordernder ist die Entwicklung von fluorfreien Alternativen, die mindestens vergleichbare Eigenschaften aufweisen“, sagt Prof. Dr. Michael Sommer. Die Anforderungen an protonenleitende Polymermembranen reichen von guten mechanischen und ionenleitenden Eigenschaften über Stabilität bis hin zur wirtschaftlichen Produktion und sind damit breit gefächert. „Einem derart vielfältigen Anforderungskatalog gerecht zu werden, ist eine große Herausforderung. In der Forschung muss man daher zunächst ein fundiertes Bild von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen erstellen und sich dann schrittweise der Optimierung einzelner Eigenschaften zuwenden“, fasst Sommer die Herangehensweise der Forschenden zusammen.
Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Michael Sommer, Telefon +49 (0)371 531-21230, E-Mail michael.sommer@chemie.tu-chemnitz.de.
Mario Steinebach
16.04.2025
