Eine klimaneutrale Industrie entsteht sowohl durch höhere Effizienz als auch durch neue Wege im Umgang mit Kohlenstoff und Energie. Kohlendioxid kann zum Rohstoff werden, erneuerbarer Strom zur Grundlage für Wasserstoff, synthetische Kraftstoffe und leistungsfähige Speicher. Genau hier setzt die Partnerschaft an: Das Fraunhofer IAP im Potsdam Science Park bringt seine Expertise in der Entwicklung innovativer Membranen ein, die die Energieeffizienz elektrochemischer Prozesse steigern können. Fraunhofer UMSICHT ergänzt dies durch sein Know-how in der Elektrochemie sowie im Anlagenbau. SGC Energy trägt CO?- und Stromressourcen sowie Engineering-Kompetenz für die industrielle Umsetzung und Kommerzialisierung der Technologien bei.
»Mit dieser Kooperation schaffen wir einen Rahmen, in dem Materialentwicklung, Systemintegration und praktische Anwendung von Beginn an zusammengedacht werden. Ob CO?-Elektrolyse, Wasserstoff, Brennstoffzellen oder Batterien – für die klimaneutrale Industrie brauchen wir leistungsfähige Materialien, robuste Komponenten und Partner, die Forschung konsequent in Richtung Anwendung entwickeln«, sagt Professor Alexander Böker, Institutsleiter des Fraunhofer IAP.
Kohlendioxid wird zum Rohstoff
Ein Schwerpunkt der Zusammenarbeit ist die elektrochemische Umwandlung von CO?. Dabei wird Kohlenstoffdioxid mithilfe elektrischer Energie in Ausgangsstoffe für chemische Produkte oder synthetische Kraftstoffe überführt. Ein vielversprechendes Anwendungsfeld sind nachhaltige Flugkraftstoffe, sogenannte Sustainable Aviation Fuels (SAF).
Insbesondere für den südkoreanischen Markt gilt die CO?-Elektrolyse als aussichtsvoller Ansatz zur Herstellung von SAF und passt damit in die nationale Defossilisierungsstrategie. SGC Energy verfolgt das Ziel, seine CO?-Abscheidungsanlagen mit den Technologien von Fraunhofer IAP und Fraunhofer UMSICHT zu koppeln und so die Grundlage für eine industrielle Umsetzung und Kommerzialisierung dieser Route in Südkorea zu schaffen. So ließe sich CO? künftig stärker in industriellen Kreisläufen nutzen und der Einsatz fossiler Rohstoffe schrittweise reduzieren.
Neue Membranen für effiziente Elektrolyseure
Leistungsfähige Materialien und stabile Komponenten sind entscheidend, damit Verfahren wie dieses in der Praxis zuverlässig und wirtschaftlich einsetzbar werden. Eine Schlüsselrolle spielen Membranen: Sie trennen Stoffe gezielt voneinander, ermöglichen den Ionentransport und beeinflussen damit die Effizienz, Selektivität und Lebensdauer elektrochemischer Systeme. Während für die Wasserstoffelektrolyse bereits etablierte Lösungen verfügbar sind, besteht bei der CO?-Elektrolyse weiterhin Entwicklungsbedarf.
Drei Partner bringen Material, System und Anwendung zusammen
Das Fraunhofer IAP bringt seine Expertise in der Entwicklung polymerer Energiematerialien und deren Skalierung in den industrienahen Maßstab ein. Dazu zählen PFAS-freie Hochleistungsmembranen für Elektrolyseure sowie polymere Festelektrolyte und Binder für Batterien. Neben einer höheren Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz elektrochemischer Systeme bieten insbesondere PFAS-freie Membranen Vorteile im Hinblick auf künftige regulatorische Anforderungen. Hintergrund ist die zunehmende Bedeutung der Diskussion um den Einsatz von PFAS. Ziel ist es, Material- und Membraneigenschaften so anzupassen, dass elektrochemische Systeme leistungsfähiger, langlebiger und effizienter werden.
Fraunhofer UMSICHT ergänzt die Partnerschaft mit seiner Expertise in der Entwicklung kostenkompetitiver CO?-Elektrolysezellen und innovativer Stackkonzepte. Das Institut verfügt über langjährige Erfahrung in der Auslegung, Skalierung und Erprobung elektrochemischer Systeme unter industrienahen Bedingungen. Ein Fokus liegt auf der Integration der CO?-Elektrolyse in bestehende industrielle Anlagenstrukturen, um den Transfer von der Forschung in die Praxis zu beschleunigen. Damit schlägt Fraunhofer UMSICHT die Brücke zwischen der materialseitigen Entwicklung am Fraunhofer IAP und der industriellen Umsetzung durch SGC Energy.
Wie wichtig dieses Zusammenspiel ist, betont Professor Christian Doetsch, Leiter von Fraunhofer UMSICHT: »Die Transformation industrieller Energiesysteme gelingt nur, wenn neue Materialien, elektrochemische Verfahren und skalierbare Anlagenkonzepte ineinandergreifen. In dieser Kooperation verbinden wir unsere Prozess- und Systemkompetenz mit materialwissenschaftlicher Forschung und industriellen Anforderungen.«
SGC Energy bringt als Industriepartner konkrete Marktanforderungen und Erfahrungen aus industriellen Wertschöpfungsketten in die Zusammenarbeit ein. Dadurch können neue Technologien frühzeitig auf ihre Praxistauglichkeit und ihr wirtschaftliches Potenzial ausgerichtet werden. »Für uns ist diese Partnerschaft ein wichtiger strategischer Schritt, um Zukunftstechnologien für eine klimaneutrale Industrie aktiv mitzugestalten«, sagt Ken Yoon, Chief Strategy Officer bei SGC Energy. »Die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IAP und Fraunhofer UMSICHT eröffnet uns Zugang zu exzellenter Forschung in den Bereichen CO?-Nutzung, Wasserstoff, Brennstoffzellen und Batterien.«
Grundlage für gemeinsame Entwicklungsprojekte
Mit der Unterzeichnung des Memorandum of Understanding vereinbaren die Partner, gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte vorzubereiten und umzusetzen. In den kommenden Monaten sollen konkrete Projekte definiert werden, um Technologien für CO?-Nutzung, Wasserstoffanwendungen sowie Batterie- und Brennstoffzellensysteme weiterzuentwickeln.