Kurzfassung

Forschende der Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) entwickeln in Dübendorf kostengünstigere Materialien für die Wasserelektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Das Projekt wird gemeinsam mit den französischen Instituten Institut de la Corrosion (Brest) und LEMTA (Nancy) durchgeführt. Es wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) und der französischen Agence Nationale de la Recherche (ANR) finanziert. Ziel ist es, teure Titan- und Platinkomponenten in PEMWE-Elektrolyseuren durch beschichteten Stahl zu ersetzen. Das Projekt läuft bis Ende 2026; danach ist die Suche nach einem Industriepartner zur Kommerzialisierung geplant.

Personen

  • Konstantin Egorov (Materialwissenschaftler, Empa – Materials for Energy Conversion)
  • Meike Heinz (Forscherin, Empa – Materials for Energy Conversion)

Themen

  • Grüner Wasserstoff
  • Wasserelektrolyse / PEMWE-Technologie
  • Materialforschung und Korrosionsschutz
  • Energiewende / Dekarbonisierung
  • Industrielle Skalierbarkeit

Clarus Lead

Grüner Wasserstoff gilt als Schlüsseltechnologie der Energiewende – scheitert aber bislang am Kostenfaktor: Die elektrolytische Herstellung ist rund doppelt so teuer wie die fossile Produktion, die heute noch über 90 Prozent des globalen Wasserstoffangebots abdeckt. Der Empa-Ansatz adressiert genau diesen Engpass auf Materialebene – mit einer Methode (physikalische Gasphasenabscheidung), die bereits industriell etabliert ist. Für Entscheidungsträger in Energie- und Industriepolitik signalisiert das Projekt: Eine markttaugliche Kostensenkung bei PEMWE-Elektrolyseuren könnte näher sein als bisher angenommen.

Detaillierte Zusammenfassung

Das Kernproblem der PEMWE-Technologie liegt im hochkorrosiven Milieu innerhalb der Elektrolysekammer. Egorov beschreibt es plastisch: Stahl löse sich dort auf «wie Zucker in einer Tasse Tee». Selbst Komponenten ohne direkten Kontakt mit dem sauren Milieu korrodieren – und bereits kleinste Metallspuren im hochreinen Prozesswasser mindern Leistung und Lebensdauer des Geräts erheblich.

Bisherige Lösung war der Einsatz von Titan als Trägermaterial, ergänzt durch eine Platinbeschichtung zum Oxidationsschutz – beides kostspielig und verarbeitungstechnisch aufwendig. Die Empa-Forschenden ersetzen diesen Ansatz durch Stahl mit einer Titanoxid-Beschichtung: konkret durch hochkristallines, sauerstoffarmes Rutil. Dieses Material vereint zwei entscheidende Eigenschaften: Sauerstofffehlstellen im Kristallgitter sorgen für elektrische Leitfähigkeit, die Hochkristallinität für Korrosionsbeständigkeit.

Die Beschichtung erfolgt mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) – ein in der Industrie bereits verbreitetes Verfahren, was die spätere Skalierung erleichtert. Die erste Zielkomponente, die bipolare Platte, hat Korrosionstests unter Laborbedingungen und im funktionierenden Elektrolyseur bereits erfolgreich bestanden. Als nächste Herausforderung steht die Beschichtung der porösen Transportschicht an: Deren Poren müssen gleichmässig beschichtet werden, ohne zu verstopfen – ein technisch anspruchsvoller Schritt, den Egorov als lösbar einschätzt.

Kernaussagen

  • Grüner Wasserstoff aus Elektrolyse kostet heute rund doppelt so viel wie fossil erzeugter Wasserstoff – der Hauptgrund für den geringen Marktanteil.
  • Titanoxid-beschichteter Stahl kann teure Titan-Platin-Komponenten in PEMWE-Elektrolyseuren ersetzen und dabei Korrosionsbeständigkeit erhalten.
  • Die verwendete PVD-Methode ist industriell etabliert und ermöglicht direkte Skalierbarkeit des Ansatzes.
  • Die bipolare Platte hat Praxistests bestanden; die poröse Transportschicht ist der nächste Forschungsschritt.
  • Nach Projektabschluss 2026 soll ein Industriepartner die Kommerzialisierung vorantreiben.

Kritische Fragen

  1. (Evidenz/Datenqualität) Die Korrosionstests der bipolaren Platte werden als erfolgreich beschrieben – unter welchen genauen Bedingungen (Temperatur, Betriebsdauer, Stromstärke) wurden sie durchgeführt, und wie repräsentativ sind diese für reale Industriebedingungen?
  2. (Evidenz/Datenqualität) Welche konkreten Kosteneinsparungen (in CHF/kg Wasserstoff oder €/kW Elektrolyseurleistung) lassen sich aus dem Materialwechsel quantifizieren – und auf welchen Annahmen basieren diese Schätzungen?
  3. (Interessenkonflikte/Unabhängigkeit) Das Projekt wird von SNF und ANR öffentlich gefördert. Inwiefern beeinflussen die Erwartungen der Förderinstitutionen die Auswahl und Darstellung der Forschungsergebnisse?
  4. (Kausalität/Alternativen) Neben PEMWE existieren weitere Elektrolysetechnologien (alkalische Elektrolyse, Hochtemperaturelektrolyse). Warum fokussiert das Projekt ausschliesslich auf PEMWE, und welche Kostenvergleiche wurden zu alternativen Technologiepfaden gezogen?
  5. (Kausalität/Alternativen) Materialkosten sind ein Kostentreiber – aber welchen Anteil haben sie am Gesamtpreis des grünen Wasserstoffs im Vergleich zu Stromkosten und Kapitalkosten der Anlage?
  6. (Umsetzbarkeit/Risiken) Die Beschichtung poröser Transportschichten wird als «herausfordernd» eingestuft. Welche Fallback-Szenarien bestehen, falls diese Komponente die Anforderungen nicht erfüllt?
  7. (Umsetzbarkeit/Risiken) PVD-Verfahren sind industriell etabliert, aber für grossflächige Elektrolyseur-Komponenten möglicherweise zeitaufwendig und teuer. Wurden Skalierungskosten der Beschichtungsmethode bereits abgeschätzt?

Quellenverzeichnis

Primärquelle: Empa / news.admin.ch – Grüner Wasserstoff: Günstigere Materialien für die Elektrolyse – https://www.news.admin.ch/de/newnsb/hhxKkmaMVb5uCFpydfgjK

Ergänzende Quellen:

  1. Empa-Pressemitteilung zum Projekt PROTIS: https://www.empa.ch/web/s604/protis-green-hydrogen
  2. Empa-Labor Materials for Energy Conversion: https://www.empa.ch/web/s501

Verifizierungsstatus: ✓ 19.05.2026

Dieser Text wurde mit Unterstützung eines KI-Modells erstellt. Redaktionelle Verantwortung: clarus.news | Faktenprüfung: 19.05.2026