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HySTOC: Wasserstoffspeicherung und -transport mit LOHC-Technologie

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Autor: Magnus Schwarz

HySTOC: Wasserstoffspeicherung und -transport mit LOHC-Technologie
v. l. n. r.: Cornelius Randing und Vinzent Ruf, Project Lead bei Hydrogenious LOHC Technologies; Johan Tallgren und Aki Braunschweiler, Project Lead bei VTT (Quelle: HySTOC project)

20. Mai 2022 | Das im Januar 2018 gestartete, in Finnland angesiedelte EU-Projekt HySTOC wurde kürzlich von seinen finnischen, niederländischen und deutschen Partnern erfolgreich abgeschlossen. Der Projektname steht für “Hydrogen Supply and Transportation using liquid Organic Hydrogen Carriers” (LOHC). Ziel des Projekts war es, eine effiziente Wasserstoff-Wertschöpfungskette von der Erzeugung bis zur Nutzung unter Anwendung der von Hydrogenious entwickelten LOHC-Technologie in Finnland aufzubauen und zu testen. Hydrogenious LOHC Technologies als Projektkonsortialführer verkündete, dass im entscheidenden Midstream-Prozess alle Erwartungen und Ziele erreicht wurden.

Die containerbasierten LOHC-Systeme der Hydrogenious LOHC Technologies, zur Speicherung und Freisetzung von Wasserstoff haben ihre Qualitäten als Demonstratoren im Rahmen des HySTOC-Projekts bewiesen. Dauerhafter Langzeit- und Remote-Betrieb bei lokalen zweistelligen Minusgraden sowie mit Wasserstoff-Freisetzung in der benötigten Reinheit funktionierte. Die letzte Phase, die vor etwa 12 Monaten begann, war besonders wichtig. Die ReleaseBox 10 betrieb das Projekt in Espoo über 2.000 Stunden. Die Qualität des freigesetzten Wasserstoffs testeten die Projektpartner, um eine Reinheit gemäß ISO 14687:2-2019 für die Verwendung in Brennstoffzellen zu gewährleisten.

„Trotz der Herausforderungen, die in der fünfjährigen Projektlaufzeit auftraten – nicht nur die Pandemie, sondern auch der Verkauf der Geschäftseinheit, in der die direkte Wasserstofftankstellenanwendung stattfinden sollte, bei Projektpartner Woikoski –, ist das Gemeinschaftsprojekt HySTOC ein sehr erfolgreiches geworden”, erklärt Stefan Naser, Chief Operating Officer von Hydrogenious LOHC Technologies. „Aus unserem LOHC-Material wurde Wasserstoff in einer Menge von rund 2 t gespeichert und freigesetzt. Damit profitieren wir für unsere laufenden Upscaling-Implementierungen ganz klar durch dieses Demonstrationsprojekt.”

 

Erfahrungen für den LOHC-Hochlauf

Das beteiligte VTT Technical Research Centre of Finland in Espoo erzielte zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich Reinheitsanforderungen und Anlagenbetrieb. Es betrieb die Wasserstofffreisetzungsanlage analysierte die Qualität des wieder freigesetzten Wasserstoffs. Das Projekt vermittelte praktische Betriebserfahrungen mit der LOHC-Technologie und ihrer künftigen Anwendung. Den erfolgreichen Transport von Wasserstoff in der LOHC-Flüssigkeit wies man zwischen den Teststandorten Kokkola und Espoo über eine Entfernung von 500 km nach. Die Analyse der Wasserstoffqualität ergab, dass die Qualität des Wasserstoffs im Durchschnitt die einschlägigen Grenzwerte der ISO-Norm erfüllte.

Dabei zeigte sich auch die positive Wirkung der so genannten Druckwechseladsorption (PSA) des Projektpartners HyGear. Diese sorgt dafür, dass der aus dem LOHC freigesetzte Wasserstoff so gereinigt wird, dass er den Standards für Wasserstoffkraftstoffe entspricht, mit denen Autos oder Lastwagen mit Brennstoffzellenmotoren betankt werden können. Der aufgereinigte Wasserstoff erfüllte die Reinheitsspezifikation, und durch die Optimierung der PSA-Steuerung wurde während des Vollbetriebs der ReleaseBox10 eine Wasserstoffausbeute von über 90 % gemessen.

 

LOHC in kalten Umgebungen

Der andere Forschungspartner in diesem Projekt ist die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Institut für Chemische Reaktionstechnik (crt)). Auch das crt zieht ein positives Resümee im Hinblick auf seine spezifischen Forschungsaktivitäten während des Projekts. Insbesondere der Einsatz eines neuen LOHC-Materials ist eine wichtige Erkenntnis. Es eignet sich noch besser für kalte Umgebungen und besitzt eine verbesserte Wasserstofffreisetzungsrate. Zudem kann ein integrierter elektrochemischen Wasserstoffkompressors (EHC) den aus dem LOHC freigesetzte Wasserstoff reinigen und verdichten. Im Weiteren verbessert die Möglichkeit, mit dem EHC ein Vakuum im Reaktor zu erzeugen, die Wasserstofffreisetzungsreaktion. Es ermöglicht auch niedrigere Reaktionstemperaturen aufgrund der Verschiebung des chemischen Reaktionsgleichgewichts. Die Ergebnisse dieser Kombination aus LOHC- und EHC-Technologie veröffentlichten die Projektpartner in der weithin anerkannten Fachzeitschrift International Journal of Hydrogen Energy.

Die StorageBox 10 von Hydrogenious LOHC Technologies nahm man im Frühjahr 2021 in der Wasserstoffproduktionsstätte von Woikoski Oy in Kokkola erfolgreich in Betrieb –  trotz der dort herrschenden -23 Grad Celsius. Woikoski errichtete die Testeinrichtungen und montierte die StorageBox/ReleaseBox sowohl am Wasserstoffproduktionsstandort Kokkola als auch beim VTT in Espoo. Woikoski produzierte den Wasserstoff für den Test und war Betreiber der Storage und der ReleaseBox.  Er speicherte also den Wasserstoff in das flüssige organische Trägermaterial ein. Daraufhin gab er den Wasserstoff in der ReleaseBox aus dem LOHC für weitere Tests des VTT frei.

(Hydrogenious/2022)

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