AiF-FV-Nummer 24640

Qualitative und quantitative PFAS-Analyse im realitätsnahen PEM-Elektrolyse- und -Brennstoffzellen-Betrieb: Umweltrelevanz und Maßnahmenableitung (PARZELL)

Status & Laufzeit

Ausstehend

Forschungsstellen

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

  • IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gGmbH
    Moritzstr. 26, 45476 Mülheim an der Ruhr
    http://www.iww-online.de

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

Zusammenfassung

Der Einsatz von aktuell kontrovers diskutierten per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) stellt, bedingt durch deren gesundheitsschädliche Auswirkungen, eine beträchtliche Herausforderung für die Umsetzung der zentralen H2-Technologien – PEM-Elektrolyse (PEMWE) und -Brennstoffzellen (PEMFC) – dar. Derzeit sind Perfluorsulfonsäure-basierte Ionomere (PFSA) und Polytetrafluorethylen (PTFE) unverzichtbare Bestandteile der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) für beide Technologien. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, für die PEMWE und PEMFC belastbare Methoden zur Beprobung und Analyse von PFAS-Emissionen unter praxisnahen Betriebsprofilen zu entwickeln und diese mit kommerziellen sowie selbst hergestellten MEAs im Labormaßstab zu erproben. Eine umfassende Spurenanalyse von PFAS im Prozesswasser und Abgas unter verschiedenen Betriebsbedingungen soll hierbei das Fundament zur Bewertung der grundlegenden Notwendigkeit und der Eignung verschiedener technologischer Maßnahmen zur Reduktion von PFAS-Emissionen bilden. Diese Grundlagen sollen einerseits vor allem KMUs befähigen, perspektivisch neue Produkte und Verfahren in diesem Bereich zu entwickeln und andererseits ein drohendes faktisches Verbot für die PEMWE und PEMFC bedingt durch deren PFAS-Emissionen ausschließen. Zur Analyse der Anoden- und Kathoden-Prozesswässer sowie der Gasphasen werden sowohl Target- als auch Non-Target-Methoden eingesetzt. Eine große Herausforderung ist dabei die Probenahme, durch die eine Überführung der PFAS in eine Flüssigkeit bzw. auf eine Festphase erfolgen muss. Das Forschungsvorhaben zielt auf die Schaffung einer wissenschaftlich belastbaren Grundlage zur Quantifizierung, Bewertung und perspektivischen Minimierung von PFAS-Emissionen aus H₂-Technologien ab. Die entwickelten Methoden sollen künftig in Umweltbewertungen sowie bei der Entwicklung neuer Produkte und Verfahren für emissionsarme H2-Technologien Anwendung finden.