Recyclingprozesse

Sowohl bei Brennstoffzellen als auch bei Elektrolyseuren kommen wertvolle und/oder kritische Materialien zum Einsatz. Aufgrund des Anteils dieser wertvollen Technologiemetalle ist ein effizientes Recycling notwendig. Jedoch ist für die Mehrheit der Systeme kein maßgeschneiderter Recyclingprozess verfügbar.

Forschende des Leistungszentrums-Wasserstoff Hessen setzen genau hier an - kritische Materialien im Kreislauf zu halten, bspw. im BMBF-geförderten Projekt BreCycle. Forschungsziel des Projektes ist es, ein nachhaltiges Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffzellen zu entwickeln, mit dem hochwertige Materialfraktionen insbesondere aus der Elektrodenbeschichtung generiert und die Polymermembran abgetrennt werden können. Für den Recyclingmarkt von Brennstoffzellen sind vor allem die wertvollen Edelmetalle wie Platin und Ruthenium von Bedeutung. Auf diese Metalle sind auch derzeit verwendete allgemeine Recyclingprozesse für Edelmetalle ausgelegt, in denen Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen derzeit größtenteils verarbeitet werden.

Platin und Ruthenium, sowie weitere wertvolle und seltene Metalle, werden in pyrometallurgischen Metallrecyclingprozessen zurückgewonnen. Jedoch entstehen beim pyrometallurgischen Recycling von Brennstoffzellen hochgiftige Fluorverbindungen aus der fluorierten Nafion-Membran, wodurch eine großformatige Umsetzung eine sehr aufwendige Abgasreinigung voraussetzt. Bislang existieren keine industriell effizient einsetzbaren Recyclingprozesse, welche vor der Schmelzaufbereitung die Polymermembranen ausreichend separieren und damit die Gefahr der Entstehung von Fluorwasserstoff im Schmelzprozess unterbinden. Zudem gehen unedlere Metalle wie Stahl oder Aluminium im Prozess größtenteils verloren.

Hier zum Projekt

Nd-Fe-B-Legierungen werden in Hochleistungs-Permanentmagneten eingesetzt und haben eine herausragende Bedeutung für die Elektromobilität und Energieerzeugung über Windkraft. Nd-Fe-B Magnete enthalten Seltenen Erden, Rohstoffe von strategisch wichtiger Bedeutung, welche einem Recycling bzw. einer Kreisluafführung zugeführt werden sollten.  

Um möglichst energieeffizient und hoch in der Wertschöpfungskette zu bleiben, werden am Fraunhofer IWKS Methoden des werkstofflichen Recyclings weiterentwickelt, bei dem das Material in seiner Zusammensetzung erhalten bleibt.

Für diese Recyclingrouten ist eine Wasserstoffbehandlung essentiell. Mithilfe einer Wasserstoffversprödung werden Altmagente in eine Pulverform überführt und als wiederaufbereitetes Rezyklat zur Herstellung neuer Magnete eingesetzt.