Überschrift: Lösungsmittelrückgewinnung als Teil eines innovativen Katalysator-Recyclingprozesses für PEM-Brennstoffzellen

Kunde: Hensel Recycling GmbH (Deutschland)
Branche: Nachhaltige Materialien / Brennstoffzellentechnologie / Lösungsmittelrecycling
Anwendung: Trennung von Alkohol-Wasser-Gemischen aus recycelten Ionomerlösungen

Hintergrund

Mit dem wachsenden Bedarf an nachhaltigen Energietechnologien gewinnen PEM-Brennstoffzellen (Proton Exchange Membrane) sowohl für stationäre als auch für mobile Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund konzentriert sich das von der EU geförderte BEST4Hy-Projekt (Fördervereinbarung Nr. 101007216) auf die Entwicklung umweltgerechter und wirtschaftlich tragfähiger Recyclingmethoden für Brennstoffzellenkomponenten.

Einer der kritischsten Bestandteile einer PEM-Brennstoffzelle ist die katalysatorbeschichtete Membran (CCM), eine Verbundstruktur, die Edelmetalle, Polymere (Ionomere) und funktionale Beschichtungen enthält. Die Rückgewinnung dieser wertvollen Materialien ist entscheidend, um eine Kreislaufwirtschaft für saubere Energie voranzutreiben.

Herausforderung

Konventionelle Recyclingansätze arbeiten häufig mit säurebasierten Prozessen, die Umweltbelastungen verursachen, gefährliche Abfälle erzeugen und die Lösungsmittelrückgewinnung erschweren. Die Hensel Recycling GmbH entwickelte eine säurefreie, umweltfreundliche Lösung, um Ionomere aus gebrauchten CCMs zurückzugewinnen und gleichzeitig Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz im Umgang mit Lösungsmitteln zu gewährleisten.

Wesentliche Prozessherausforderungen waren:

• Vermeidung von Übertragungen recycelter Ionomere während der Lösungsmittelverdampfung, da sonst Materialverluste und Kontamination des Lösungsmittels entstehen könnten.
• Handhabung von Chargen mit 6–8 Litern aus Reaktorprozessen und Spülvorgängen.
• Sicherstellung, dass das Lösungsmittel (Alkohol-Wasser-Gemisch) effizient zurückgewonnen und wiederverwendet werden kann, um Kosten zu senken und die Nachhaltigkeit zu fördern.

Lösung

Im Rahmen von BEST4Hy entwickelte Hensel Recycling einen neuartigen, säurefreien Recyclingprozess, bei dem ein Wasser-Alkohol-Gemisch das zurückgewonnene Ionomer löst. Dieses Lösungsmittelgemisch muss anschließend getrennt und rückgewonnen werden. Für diesen entscheidenden Schritt setzt Hensel Recycling auf Produkte von Heidolph Scientific Products, insbesondere:

• Hei-VAP Industrial und Hei-VOLUME Distimatic Pro für die kontinuierliche, automatisierte Lösungsmittelentfernung
• Hei-VAC Valve Industrial für die präzise Vakuumregelung
• Hei-CHILL 5000 Base Cart für die effiziente Kühlung

Das Hei-VOLUME Distimatic Pro spielt eine zentrale Rolle, da es:

• Große Chargen handhabt, ohne den Verdampferkolben für das Nachfüllen zu entfernen.
• Einen kontinuierlichen, unbeaufsichtigten Betrieb für maximale Prozesseffizienz ermöglicht.
• Feine Temperatur- und Druckregelung für sanftes Verdampfen sicherstellt.

Um Ionomerverluste zu vermeiden, wird der Prozess unter optimalen Bedingungen mit schonender Erwärmung und kontrollierter Drucksteigerung durchgeführt. So wird eine zuverlässige Lösungsmittelrückgewinnung ohne Kontamination des zurückgewonnenen Ionomers gewährleistet.

Ergebnisse und Vorteile

• Effiziente Ionomer-Rückgewinnung: Die konzentrierte Ionomerlösung wird für die Wiederverwendung im Recyclingprozess vorbereitet.
• Lösungsmittel-Wiederverwendung: Das Alkohol-Wasser-Gemisch wird nicht entsorgt, sondern für nachfolgende Recycling- oder Reinigungsprozesse wiederverwendet.
• Minimierter Umwelteinfluss: Der Prozess verzichtet auf Säuren und reduziert Lösungsmittelabfälle.
• Betriebliche Effizienz: Automatisierte Lösungsmittelrückgewinnung spart Zeit und gewährleistet konsistente, reproduzierbare Ergebnisse.
• Beitrag zur Kreislaufwirtschaft: Wertvolle Brennstoffzellenmaterialien werden nachhaltig und umweltfreundlich zurückgewonnen.

Fazit

Durch die Integration der Heidolph-Verdampfungstechnologie in den CCM-Recyclingprozess zeigt Hensel Recycling GmbH, wie nachhaltige und säurefreie Lösungsmittelrückgewinnung die Wasserstoffwirtschaft der Zukunft unterstützen kann. Die Kombination aus Hei-VAP Industrial und Hei-VOLUME Distimatic Pro ermöglicht eine effiziente Lösungsmitteltrennung im großen Maßstab und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft von PEM-Brennstoffzellen – im Einklang mit den EU-Zielen für saubere, innovative Energie.