08.12.2025 H₂Giga
Wie sich Elektrolyseure recyceln lassen
Wie kann Kreislaufwirtschaft für Elektrolyseure zur Realität werden? ReNaRe zeigt, wie es geht. Von der Demontage bis zur Wiederverwertung hat das H2Giga-Projekt verschiedene Schritte des Recyclings analysiert, getestet und verbessert. Vor allem bei der Rückgewinnung von Keramiken leistete das Projektteam Pionierarbeit.
Iridium, Platin und Seltene Erden – in Elektrolyseuren stecken viele wertvolle Materialien. Diese ressourcenschonend und wirtschaftlich zu recyceln, hat sich das H2Giga-Projekt „ReNaRe: Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung“ zum Ziel gesetzt. Dazu arbeiteten in den vergangenen vier Jahren elf interdisziplinäre Teams aus Forschung und Industrie zusammen. Gemeinsam entwickelten sie Strategien und Technologien, mit denen sich eine funktionierende Kreislaufwirtschaft im Wasserstoffsektor realisieren lässt. Das Ergebnis: eine Recyclingkette sowohl für Protonenaustauschmembran- (PEM) als auch für Hochtemperatur-Elektrolyseure (HT).
Stacks automatisch demontieren
Die Recyclingkette beginnt damit, die Elektrolyseur-Stacks automatisiert zu demontieren. Ziel war es, dabei die Einheiten der Stacks so zu zerlegen, dass die darin enthaltenen Materialien zugänglich werden und sich in weiteren Schritten gezielt zurückgewinnen lassen. Einzelne Bauteile wie Bipolarplatten, Membranen, Verbindungen und Rahmen bleiben bei dem Prozess sogar im Ganzen erhalten – insbesondere die Membran-Elektroden-Einheiten der PEM-Elektrolyseure mit ihren wertvollen Edelmetallen. Die Projektbeteiligten haben dazu Werkzeuge sowie integrierte Sensorsysteme entwickelt, die den Trennvorgang intelligent steuern.
Materialien mechanisch trennen
Nach der Demontage der Elektrolyseur-Stacks trennen die Forschenden die wertvollen Materialien aus den dünnen Elektrodenschichten mechanisch von weiteren Funktionsschichten. Dies ist ein grundlegender Schritt im Recyclingprozess, der es ermöglicht, die Rohstoffe voranzureichern.
Für den nächsten Recycling-Schritt nutzen die Forschenden statt der üblichen chemischen Prozesse hier physikalische und physikochemische Ansätze, die die Materialien mit Hilfe von Eigenschaften wie Dichte und Benetzbarkeit separieren. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch die in den Elektroden von HT-Elektrolyseuren enthaltenen keramischen Materialien abtrennen, die mit chemischen Methoden schwer zugänglich sind.
Edelmetalle mit neuem Laugungsverfahren separieren
Um die Edelmetalle Platin und Iridium aus den mechanisch aufgetrennten PEM-Elektrodenmaterialen zu extrahieren, haben die Projektbeteiligten ein neues Laugungsverfahren auf Basis organischer Säuren entwickelt. Durch die vorherige mechanische Separation können sie den chemischen Aufwand deutlich reduzieren.
Schlacken als zusätzliche Rohstoffquelle
Während des Recycling-Prozesses entstehenden auch sogenannte Schlacken, die wertvolle Ressourcen wie Chrom enthalten. ReNaRe hat die Rückstände umfassend analysiert und neue Wege aufgezeigt, wie selbst vermeintliche Abfallströme zu wertvollen Quellen für die Rohstoffrückgewinnung werden können.
Pionierarbeit: Auch Keramiken wiederverwerten
Außerdem haben die Forschenden untersucht, wie sich metallische und keramische Materialien aus Stacks von HT-Elektrolyseuren wiederverwerten lassen. Die Ergebnisse zeigen ein hohes Potenzial: Bis zu 90 Prozent der Keramik- und 100 Prozent der Metallteile lassen sich erfolgreich wieder nutzen. Auf Basis dieser Erkenntnisse haben die Projektpartner zudem Designempfehlungen für recyclingfreundlich konstruierte Stacks erarbeitet, die die Wiederverwertung künftig deutlich vereinfachen können. Vor allem im Bereich des Recyclings der Keramikkomponenten leisteten die Forschenden Pionierarbeit, da Keramiken, im Gegensatz zu Metallen, Papier und Glas bis dato noch vergleichsweise geringe Recyclingquoten aufweisen.
Digitales Tool begleitet Lebenszyklus von Elektrolyseuren
Zudem hat das Projektteam ein Konzept für ein Tool zum digitalen Stoffstrom-Informationsmanagement entwickelt. Damit lassen sich transparente Informationen zu Materialien, Umweltwirkung und Zustand des Elektrolyseurs bereitstellen – und das über den gesamten Lebenszyklus der Elektrolyseanlagen hinweg. Damit liefert ReNaRe nicht nur technologische Lösungen, sondern auch datenbasierte Entscheidungsgrundlagen für eine zirkuläre Wasserstoffwirtschaft.
