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30.06.2026 | Story
Welche Anforderungen müssen Dichtungen in erneuerbaren Energien erfüllen?
Die Wasserstoffwirtschaft entwickelt sich dynamisch und gilt als eines der Schlüsselelemente der Energiewende. Getrieben wird diese Entwicklung vom Zwang zur Dekarbonisierung, dem Gewährleisten der Energiesicherheit sowie einer wachsenden Industrienachfrage. Gleichzeitig steigen die technischen und regulatorischen Anforderungen entlang der gesamten Wasserstoff-Wert-schöpfungskette – und Dichtungen sind eine sicherheitskritische Schlüssel-komponente in diesen Prozessen.
Dichtungsanforderungen an Elektrolyseure und Wasserstoff
Sie müssen Permeation minimieren, hohen Drücken widerstehen, explosive Dekompression (RGD) überstehen, Medien und Temperaturbeständigkeit gewährleisten und eine zuverlässige Abdichtung über lange Betriebszeiten sicherstellen. Dieses Whitepaper bietet einen kompakten Überblick über Anforderungen, Werkstoff- und Designempfehlungen sowie Normen und bewährte Verfahren für H2-Dichtungslösungen – spezifisch aufbereitet für:
- Elektrolyse (PEM, AEM, alkalisch, Solid-Oxide-Electrolyser-Cell-Elektrolyse (SOEC))
- H2-Verarbeitung (Kompression, Reinigung)
- Transport und Speicherung (Gas, kryogen, Tankstellen)
- Nutzung (Brennstoffzelle, H2 ICE)
Ergänzt werden diese Prozess-spezifischen Informationen durch eine Check-liste zur Dichtungsauswahl, ein Experten-Interview mit Artur Mähne sowie eine umfassende Übersichtstabelle zu Applikationen, Werkstoffen und Designs.
Expertenmeinung
Marcel Schreiner
Global Segment Director, Energy bei Freudenberg Sealing Technologies
„Die Anforderungen an Dichtungen im Bereich der erneuerbaren Energien sind enorm: sie müssen extremen Umgebungsbedingungen und hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten. Gleichzeitig werden von den elastischen Alleskönnern Lebenszyklen von 20 Jahren und mehr erwartet – von den Betreibern von On- und Offshore-Windparks und Wasserkraftwerken ebenso wie von den Betreibergesellschaften flächendeckender Photovoltaik-Anlagen.
Freudenberg Sealing Technologies ist seit Jahrzehnten Innovationstreiber der globalen Dichtungsindustrie. In dieser Zeit haben wir gelernt, dass Wissen sich nur dann vermehrt, wenn man es teilt. Dadurch, dass wir bereits in frühen Phasen der Technologie- und Anlagenentwicklung eng mit unseren Kunden zusammenarbeiten, entstehen Werkstoff-Innovationen und Dichtungskonzepte, die sicher, normgerecht und nachhaltig sind.
Mit dieser Whitepaper-Reihe geben wir einen Einblick in die Anforderungen an- und Leistungsmöglichkeiten von Dichtungslösungen. Wir zeigen auf, welche Werkstoffe wo eingesetzt werden, lassen Branchen-Experten zu Wort kommen und stellen Links zu weiterführenden Informationen bereit. Damit möchten wir Ihre professionelle Arbeit unterstützen und freuen uns über ein Feedback von Ihnen, um die Whitepaper-Serie bedarfsgerecht zu erweitern.“
Welche Elektrolyseverfahren dominieren in der Wasserstoff-Wirtschaft?
Wasserstoff kann auf unterschiedliche Arten hergestellt werden. Der Vollständig-keit halber nennen wir hier die gängigen Verfahren der Dampfreformierung aus Erdgas (grauer Wasserstoff) und die Methanpyrolyse (türkiser Wasserstoff). Um einen zukunftweisenden Beitrag zum Reduzieren der Treibhausgas-Emissionen zu leisten, steht jedoch die Elektrolyse im Fokus der flächendeckenden H2-Produktion. Hierbei spaltet elektrischer Strom Wasser-Moleküle (H2O) in seine Bestandteile: ein Sauerstoffmolekül (O2) und zwei Wasserstoffmoleküle (H2).
Die vier derzeit wichtigsten Elektrolyseverfahren im Kurzüberblick:
Proton-Exchange-Membran-Elektrolyse
Die PEM-Elektrolyse spaltet Wasser unter Einsatz einer Protonenaustauschmembran in Wasserstoff und Sauerstoff. Dabei sind die Dichtungen in PEM-Elektrolyseuren extremen Bedingungen ausgesetzt: sie müssen in einer sauren Umgebung unter hohen Differenzdrücken bis ca. 35 bar, perspektivisch noch höheren Drücken im Stack dynamische Lasten standhalten. Zudem sind Reinheitsanforderungen (Metallionenfreiheit) kritisch für eine optimale Dichtungs-Performance. Die eingesetzten Werkstoffe müssen kontinuierlichen Druckwechseln und O2- Oxidation über einen langen Zeitraum widerstehen, um die Effizienz und Lebensdauer des Elektrolyseurs zu gewährleisten.
Anionen-Exchange-Membran-Elektrolyse
Die AEM-Elektrolyse spaltet Wasser unter Einsatz einer Anionen-Austauschmembran elektrochemisch in Wasserstoff und Sauerstoff. Bei diesem Verfahren operieren die Dichtungen in alkalischer Umgebung (KOH). Hier sind die größten Herausforderungen für die Dichtungen das Sicherstellen der Langzeit-stabilität in der korrosiven Umgebung bei erhöhten Temperaturen. Eine Zielsetzung in der AEM-Elektro-lyse ist es, im Elektrolyseverfahren kostengünstige Platingruppen-Metallfreie Katalysatoren (PGM) einzusetzen. Das wiederum beeinflusst die Material-auswahl der Dichtungen.
Alkalische Elektrolyse
Auch die alkalische Elektrolyse (AEL) spaltet Was-ser mittels elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. AEL ist eine bewährte Technologie, die jedoch hohe Anforderungen an die Dichtungen stellt: AEL-Dichtungen müssen Sauerstoffdrücke bis 40 bar sowie typische Betriebstemperaturen bis 100 °C aushalten. Um eine höhere Effizienz der Anlagen zu erreichen, gibt es zudem einen Trend zum Steigern der Betriebstemperaturen auf bis zu 150 °C. Daraus ergeben sich unter anderem höhere Anforderungen an die Sauerstoff-Alterungsbeständigkeit sowie die Laugenresistenz der eingesetzten Werkstoffe.
Solid Oxide Electrolyser Cell-Elektrolyse
Die SOEC (Solid Oxide Electrolyser Cell) nutzt eine Hochtemperatur-Elektrolyse im Temperaturbereich von 800-1000 °C zur Wasserspaltung. Hierdurch wird die Zersetzungsspannung reduziert und es können höhere Wirkungsgrade als im Niedertemperatur-verfahren erzielt werden. Dieses Verfahren kann an Industriestandorten eingesetzt werden, an denen Wasserdampf bei hohen Temperaturen und in gro-ßen Mengen produziert wird. Die Herausforderung für hier benötigte Dichtungen: die Werkstoffe und Dichtungsdesigns müssen die thermische Korrosion und Relaxation sowie die kontinuierlichen Start-Stopp-Zyklen überstehen.
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