Mithilfe von Cobots können automatisierte Fertigungsprozesse, zum Beispiel bei der Montage von Elektrolyse-Stacks, entwickelt, implementiert und validiert werden (Bildquelle: Fraunhofer IKTS)
2024 hatten die beiden Partner den Vertrag zur strategischen Zusammenarbeit bei der Entwicklung des SOEC-Elektrolyseurs der nächsten Generation geschlossen. Aufbauend auf der Entwicklungsarbeit des Fraunhofer IKTS wird nun gemeinsam mit Thyssenkrupp nucera die SOEC-Technologie zur Fertigung von Stacks für die Produktion von grünem Wasserstoff im großindustriellen Maßstab vorangetrieben.
In der vom Fraunhofer IKTS konzipierten und gebauten Pilotfertigungsanlage werden die Elektrolyse-Stacks hergestellt. Die SOEC-Pilotanlage stellt zunächst Stacks in kleinen Stückzahlen her und hat eine anvisierte Produktionskapazität von 8 MW pro Jahr. Diese Stacks sind das Herzstück der künftigen SOEC-Elektrolyseure von Thyssenkrupp nucera.
Die SOEC-Stack-Technologie basiert auf einem sauerstoffleitenden keramischen Elektrolytsubstrat mit zwei Elektroden, die zusammen mit Kopplungselementen, den Chrom-Eisen (CF)-Interkonnektoren, auf mehreren Schichten zum Stack zusammengebaut werden. Die CF-basierte SOEC-Technologie garantiert laut Fraunhofer IKTS eine hohe Korrosionsbeständigkeit, optimierte thermische Zyklusleistung und hohe Langzeitstabilität hinsichtlich Temperaturwechselbeanspruchung. Außerdem benötige die Stack-Technologie eine geringe Anzahl von Komponenten und nehme im Vergleich zu den derzeit auf dem Weltmarkt verfügbaren Konstruktionen eine führende Position ein. Das SOEC-Zelldesign eigne sich zudem gut für die angestrebte, hochautomatisierte Serienfertigung.
Die SOEC-Elektrolyse gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad, da bei hohen Temperaturen weniger elektrische Energie zur Spaltung des Wasserdampfs benötigt wird. Wenn die kommerzielle Hochtemperatur-Elektrolyse in Prozessen eingesetzt wird, in denen große Mengen an Abwärme anfallen – wie bin der Stahlindustrie –, kann der Stromverbrauch im Vergleich zu anderen Technologien um 20 % bis 30 % gesenkt werden.
Zudem bietet die SOEC-Technologie den Vorteil, industrielles CO2 als Rohstoff nutzbar zu machen und zusammen mit grünem Wasserstoff zu grünem Synthesegas zu wandeln. Daraus lassen sich wiederum nachhaltige Chemiegrundstoffe und e-fuels herstellen.