Bislang landen ausgediente Wasserstoff-Elektrolysezellen, die wertvolle Seltene-Erd-Metalle enthalten, einfach im Stahlschrott. Doch das soll sich ändern: Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg arbeitet an einer innovativen Methode, um diese begehrten Materialien so zurückzugewinnen, dass sie direkt in neuen Zellen wiederverwendet werden können.
Seltene-Erd-Metalle wie Scandium, Lanthan und Cer sind aufgrund des aktuellen Wasserstoff-Hypes zu gefragten Rohstoffen für die Energiezukunft geworden. Ein 10-Megawatt-Modul einer Festoxid-Elektrolysezelle zur Wasserstoffproduktion enthält rund 150 Kilogramm dieser Metalle.
Die gute Nachricht: Das Team der TU Bergakademie Freiberg hat herausgefunden, dass sich diese Metalle mittels hydrometallurgischer Verfahren aus den Elektroden der Elektrolysezellen zurückgewinnen lassen. Dies ermöglicht eine zukünftige Wiederverwendung dieser Rohstoffe anstelle des Abbaus neuer Primärrohstoffe.
Die Wirksamkeit der neuen Recyclingmethode konnte von den Forschenden bereits im Labor nachgewiesen : “ Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse wurden in einem kleinen Maßstab von 0,2 Gramm Zellenmaterial pro Versuch durchgeführt, wir arbeiten aber bereits daran die Ergebnisse in einen größeren Labormaßstab von derzeit bis zu 50 Gramm zu übertragen“ , sagt Versuchsleiter Dr. Pit Völs.
Umweltschonende Aufbereitung der gefragten Metalle
Der Fokus des Teams lag auf hydrometallurgischen Recycling-Methoden, insbesondere auf der Laugung, bei der die Metalloxide in eine wässrige Lösung überführt werden. “ Dafür trennen wir den Verbund aus Elektroden und Festelektrolyten zunächst mechanisch vom Stahl, der als Trennschicht und zur elektrischen Kontaktierung der Zellen eingesetzt wird“ , erklärt Dr. Pit Völs. “ Anschließend erfolgt die von uns untersuchte Laugung der Selten-Erd-Metalle aus den Elektroden mit Säuren.“
Im weiteren Projektverlauf sollen die Selten-Erd-Metalle dann mit umweltschonenden Chemikalien voneinander getrennt und recycelt werden. Zudem wird der entwickelte Recyclingansatz durch eine simulationsbasierte Ökobilanz bewertet.
Aus Alt mach Neu
Das Forschungsprojekt GrInHy3.0 hat in Zusammenarbeit mit Industriepartnern bedeutende Fortschritte erzielt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen Technologie zur Wasserstoffherstellung mittels Feststoffoxid-Elektrolysezellen. In den nächsten drei Jahren wird diese innovative Wasserstoffproduktionstechnologie unter realen Bedingungen getestet. Dies geschieht in den Versuchsanlagen der Projektpartner, dem Elektrolyseur-Hersteller Sunfire SE und dem Stahlproduzenten Salzgitter Flachstahl GmbH. Es wird erwartet, dass die Anlage zukünftig 14 Kilogramm Wasserstoff pro Stunde produzieren kann.
Quelle: TU Bergakademie Freiberg (06/2025)
Publikation:
Leaching of Solid Oxide Electrolyzer Cells for a Circular Hydrogen Economy
Journal of Sustainable Metallurgy
https://link.springer.com/article/10.1007/s40831-025-01080-9