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Donnerstag, 23 Juli 2020 09:00

Wasserstoff beim Anodisieren thermisch verwerten

von Claudia Bäßler
Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten

Führt man Wasserstoff entsprechend über einen Katalysator, wird bei seiner Verbrennung eine erhebliche Menge an Wärmeenergie freigesetzt. Als Abfallprodukt fällt dabei nur reines Wasser an. Der Gedanke liegt nahe, Wasserstoff der in industriellen Prozessen entsteht und ungenutzt in die Umgebungsluft entweicht, entsprechend aufzufangen und thermisch zu verwerten.

Beim Eloxieren von Aluminium wird an zwei maßgeblichen Prozessstellen Wasserstoff gebildet. An erster Stelle durch Aluminiumauflösung beim Beizen, im weiteren Verlauf an den Kathoden im Eloxalbad bei der Anodisation. Zweiteres wurde in einem Forschungsprojekt näher untersucht.

Technischer Hintergrund

Die Verwertung von Wasserstoff beruht darauf, mit Hilfe einer Textilumhüllung an den Kathoden diesen abzusaugen und ihn mit Luft zu einem Gasgemisch zu vermischen. Für einen sicheren Betriebsablauf ist eine H2-Konzentration von < 4,4 Vol.-% (UEG) unterhalb der Explosionsgrenze zwingend einzuhalten.

Bei der technischen Umsetzung in einem zertifizierten Eloxalbetrieb wurde an einem Rohrbündel-Katalysator eine Außentemperatur von 220 °C gemessen, wodurch ein Verdichtungsbad bei 96 °C zusätzlich beheizt werden kann. Einen positiven Nebeneffekt des Verfahrens stellt zudem die Reduzierung von Schwefelsäureaerosolen in der Umgebungsluft dar. Für eine sichere Handhabung sind die kontinuierliche Messung der Wasserstoffkonzentration sowie die Regelung der Absaugluft von entscheidender Bedeutung.

Weitere Informationen zum durchgeführten Projekt können direkt beim fem in Schwäbisch Gmünd eingeholt werden.

F&E Partner

  • Riedel & Soelch GmbH
  • Metallveredelungswerk Nürnberg
  • fem | Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie
  • Neoxid GmbH Neuss
  • Alcon Aluminium Consult GmbH Düsseldorf

Ansprechpartner

fem (Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie),
Katharinenstraße 17, 73525 Schwäbisch Gmünd, Stefan Funk, Tel.:07171-1006-503, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Danksagung

Das Vorhaben ZIM ZF 4215103Z G6 der Forschungsvereinigung Verein für das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (fem) wurde über die AiF des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Kupfer für Elektromobilität

Verbunden mit einem effizienten Energienetz können Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung neue Ansätze zur Verfügung stellen, um die zukünftigen Herausforderungen der Mobilität zu bewältigen. Kupfer ist dabei eines der Schlüsselmaterialien, die diesen Übergang ermöglichen.

Im Durchschnitt enthält ein Elektrofahrzeug fast dreimal so viel Kupfer wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Die Hälfte dieses Kupfers kommt dabei im Akkumulator vor. Auch bei der Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien und der zum Laden von Elektrofahrzeugen notwendigen Infrastruktur entsteht ein hoher Bedarf an Kupfer.

Schon allein der Lithium-Ionen-Akkumulator be-steht zu rund 18 Prozent aus Kupfer, da stets die Kathode aus Aluminium und die Anode aus Kupfer als Trägermaterial aufgebaut werden. Mindestens ein Antriebsmotor und ein Umrichter tragen das ihre dazu bei, dass sich in einem solchen Fahrzeug gut und gerne dreimal so viel Kupfer findet wie in einem konventionellen mit Verbrennungsmotor – nämlich rund 25 kg im durchschnittlichen Benziner-Mittelklassefahrzeug. Für die Zukunft rechnet man sogar mit bis zu 40 kg, da durch den Wunsch nach mehr Komfort viele kleine Elektromotoren benötigt werden, die Kupfer enthalten. Die größte Zunahme des Kupfergewichts ist im Bereich der bei elektrifizierten Fahrzeugen neu hinzukommenden Komponenten – Antriebsenergiespeicher, Elektromotor, Hochvoltbordnetz, Leistungselektronik etc. – zu erwarten. Bei einem Plug-in-Hybrid können das in der Mittelklasse mehr als 70 kg Kupfer sein, während das E-Auto knapp darunter liegt.

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