Abschlussveranstaltung und Ergebnisse des Projekts zum Recycling von Wasserstoff-Brennstoffzellen

Im Dezember 2023 traf sich das BEST4Hy-Konsortium zu seiner letzten Generalversammlung und Abschlussveranstaltung.

In einem zweitägigen Workshop präsentierte die internationale Partnerschaft aus Unternehmen und Instituten die Ergebnisse des Forschungsprogramms. Zu der Veranstaltung und dem öffentlichen Workshop waren Vertreter der Wasserstoffbranche sowie der Recycling- und Metallindustrie auf internationaler Ebene eingeladen. Einige von ihnen – Toyota Europe Motor, Solvay, Hensel Recycling North America, Hellas CERTH, JRC und Enabled Future Limited – haben das BEST4Hy-Projekt von Anfang an als Mitglieder des Beirats begleitet und unterstützt. Das Projekt arbeitete zudem mit IMDEA Energy zusammen, dem Koordinator der EU-Projekte eGHOST und SH2E, mit denen das BEST4Hy-Konsortium eine enge Zusammenarbeit aufgebaut hat, um gemeinsam die Nachhaltigkeit von Wasserstofftechnologien über den gesamten Lebenszyklus zu erforschen.

Während des Workshops wurden die Herausforderungen und Erfolge des BEST4Hy-Projekts der Öffentlichkeit vorgestellt. Zunächst wurden die wichtigsten Ergebnisse zu den zurückgewonnenen Rohstoffen aus EoL-PEMFC vorgestellt, an denen vor allem Hensel Recycling/IDO-Lab und das Forschungszentrum CEA beteiligt waren. Mehr als 90% des Platins konnten durch ein hydrometallurgisches Verfahren zurückgewonnen werden (TRL5). Mit einer neuartigen Methode, die von den beiden BEST4Hy-Partnern entwickelt wurde und auf einer Alkohollösung und Elektrolyse/Elektroabscheidung basiert, konnte eine Ausbeute von bis zu 95% bei der Platinrückgewinnung erzielt werden (TRL5). Die Wiedergewinnung anderer Rohstoffe wurde ebenfalls untersucht, wobei Recyclingquoten von bis zu 80 % für Ionomer und bis zu 100 % für die Membran erzielt wurden.

Um den Kreislauf zu schließen, wurden die zurückgewonnenen Rohstoffe in neuen MEAs von der Firma EKPO getestet, die alte MEAs für die Demontage- und Separationsverfahren zur Verfügung stellte. CEA war in der Lage, neue MEAs herzustellen, die zu 100 % aus sekundärem Platin bestanden und den Anforderungen entsprachen. EKPO testete die MEAs mit zufriedenstellender Leistung unter industriellen Bedingungen, wobei die MEAs etwa 92 % der Spannung des kommerziellen Materials von EKPO erzielten.

Neben PEMFCs wurde im Rahmen des Projekts auch die Rückgewinnung von Rohstoffen aus SOFCs untersucht. Das Politecnico di Torino hatte gemeinsam mit zwei Forschungsteams an EoL Solid Oxide Fuel Cells des Herstellers Elcogen gearbeitet und neue Verfahren zur Rückgewinnung von Anodenmaterialien (Nickel, Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid) und Kathodenmaterialien (Lanthan, Kobalt) entwickelt. Dadurch konnten mehr als 80 % der Rohstoffe zurückgewonnen und in neuen SOFCs eingesetzt werden. Das Projekt BEST4Hy hat im Rahmen von Tests an SOFCs wichtige Erkenntnisse gewonnen und den Weg für weitere Forschungsarbeiten zur Rückgewinnung von Materialien aus EoL-SOFCs auf höherem Technologieniveau geebnet.

Ökologische und ökonomische Aspekte sind ebenfalls Schlüsselfaktoren für den Einsatz von Wasserstofftechnologien. Im Rahmen von BEST4Hy leistete die Universität Ljubljana einen wichtigen Beitrag zur LCA und LCC-Analyse von Wasserstoff-Brennstoffzellen. Die Modellierung der EoL-Strategien, die auf der Grundlage der BEST4Hy-Technologien entwickelt wurden, ermöglichte die Erstellung einer Ökobilanz: Die innovativen Recyclingprozesse, die im Rahmen von BEST4Hy entwickelt wurden, sind in der Lage, die gesamten Treibhausgasemissionen, um bis zu 20% zu reduzieren, wenn der gesamte Lebenszyklus der Wasserstoff-Brennstoffzellen von der Herstellung bis zum Ende des Lebenszyklus berücksichtigt wird.

Derzeit gibt es kein Umweltzeichen für Brennstoffzellen auf dem Markt. Das EU Ecolabel und EPD International könnten jedoch freiwillige Zertifizierungssysteme sein. Im Rahmen von BEST4Hy hat RINA spezifische Leitlinien für die Industrie entwickelt, um die Entwicklung von Regeln für Produktgruppen und Produktkategorien sowie Vorschläge für die identifizierten Kennzeichnungssysteme voranzutreiben.

Zum Abschluss des Workshops führten ENVIPARK und RINA eine Diskussion über die Normungs-Roadmap für Wasserstoff-Brennstoffzellen. Eine globale Analyse des aktuellen Wasserstoffmarktes zeigt, dass bis 2030 ein Anstieg der Nachfrage nach Wasserstoffsystemen erwartet wird, wobei verschiedene Anwendungen vom stationären bis zum Mobilitätssektor berücksichtigt werden. Auch in den letzten Jahren war ein Anstieg der Nachfrage zu verzeichnen, obwohl keine nennenswerten Mengen an Brennstoffzellen oder Wasserstofftechnologien erfasst wurden.

Nachhaltigkeit ist in der heutigen Zeit ein zentraler Aspekt für alle Produkte, auf den die Industrie eine Antwort finden muss. Im Rahmen von BEST4Hy hat die Forschung Fortschritte bei der Rückgewinnung und dem Recycling von Materialien aus ausgedienten Wasserstofftechnologien erzielt und damit einen ersten wichtigen Schritt und Forschungsbeitrag geleistet. Weitere Forschungsförderung ist jedoch notwendig, um die Technologien und Ansätze weiterzuentwickeln und die Herausforderungen bei der Umsetzung zu bewältigen.

Anna Marchisio, Business Development Manager Hensel Recycling: „In den vergangenen drei Jahren haben wir unermüdlich daran gearbeitet, die uns gesteckten Projektziele zu erreichen und sogar zu übertreffen. Dazu haben wir innovative Methoden zur Demontage und Zerlegung von Brennstoffzellen bis hin zu umweltfreundlichen Verfahren zur Rückgewinnung von Platin und Ionomer erforscht und entwickelt. Gemeinsam mit einem starken Netzwerk aus Industrie und Forschung ist uns ein wichtiger Schritt in die Zukunft gelungen. Wir von Hensel Recycling nehmen dies als Ansporn, unsere im Projekt entwickelten Prozesse nun weiter zu optimieren und zu skalieren.“

Über BEST4Hy

BEST4Hy steht für „SustainaBlE SoluTions FOR recycling of end-of-life Hydrogen technologies“ und ist ein Forschungsprojekt, das vom Gemeinsamen Unternehmen Fuel Cells and Hydrogen 2 (jetzt Clean Hydrogen Partnership) unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101007216 finanziert wurde. Ziel war es, umweltfreundliche Technologien zur Rückgewinnung von Rohstoffen zu entwickeln, die für die Versorgungskette von Wasserstofftechnologien von Bedeutung sind.

Das Projekt Best4Hy (SustainaBlE SoluTions FOR recycling of end-of-life Hydrogen technologies) wird vom gemeinsamen Unternehmen Fuel Cells and Hydrogen 2 im Rahmen des Forschungsprogramms Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert.

Das internationale BEST4Hy-Konsortium setzt sich aus Industriepartnern und Forschungsinstituten zusammen:

Environment Park SpA (Italien), CEA Liten (Frankreich), Turin Politecnico (Italien), Hensel Recycling GmbH (Deutschland), IDO-Lab (Deutschland), EKPO GmbH (Deutschland), Aktsiaselts Elcogen (Estland), RINA Consulting SpA (Italien), Universität von Ljubljana (Slowenien).