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Projektschema Bildquelle: Hensel Recycling

BEST4Hy H2020-Projekt: Erste Ergebnisse zu neuen Recyclingprozessen

Eine internationale Partnerschaft, beschäftigt sich im BEST4Hy H2020-Projekt mit der Entwicklung von Technologien zur Rückgewinnung kritischer Rohstoffe aus Wasserstofftechnologien. Mit im Projekt engagiert ist die Hensel Recycling Group.

Trotz vieler Covid-19 Einschränkungen hat das BEST4Hy Projektteam die ersten sechs Monate der Forschungsaktivitäten erfolgreich durchgeführt. BEST4Hy konzentriert sich auf die Entwicklung und Prüfung bestehender und neuer Recyclingprozesse für zwei wichtige Brennstoffzellen- und Wasserstoffprodukte: Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran (PEM FC) und Festoxidzellen (SOC), einschließlich Brennstoffzellen (SOFC) und Elektrolysezellen (SOEC).

Das Projekt zielt darauf ab, zwei bestehende Recyclingverfahren, die bereits in anderen Technologien angewendet werden, anzupassen und einen neuen Demontageprozess für PEMFC zu erforschen. Darüber hinaus wird eine neuartige SOC-Recycling-Technologie getestet. Das, mittels dieser Technologien verarbeitete Material, wird hinsichtlich Qualität und Performance bei der Wiederverwendung in neuen Komponenten und in neuen Stacks geprüft, um die Gesamteffizienz des Recyclings zu ermitteln.

Es wurden ehrgeizige Ziele für das Recyclingmaterial definiert, welches in neuen Stacks/Zellen eingesetzt werden soll. Diese werden von den Brennstoffzellenherstellern überprüft, um die Durchführbarkeit eines geschlossenen Recyclingkreislaufs darzulegen. Außerdem werden Umweltverträglichkeits- und Kosten-Nutzen-Bewertungen der eingesetzten Technologien durchgeführt. Dies unterstützt eine effizientere Nutzung von Rohstoffen, inkl. kritischer Ressourcen, und trägt dazu bei, die Nachbehandlung von gebrauchten Wasserstofftechnologien zu verbessern und einen Kreislaufwirtschaftsansatz innerhalb des Sektors zu fördern.

Während der ersten sechs Monate konzentrierte sich Hensel Recycling auf die Überprüfung bestehender und neuartiger Technologien im Bereich PEM-Recycling. Die Hauptaufgaben waren die manuelle Zerlegung der Stacks inkl. der Demontage der einzelnen Schichten, Dichtungen und CCM/Elektroden. Außerdem wurde eine mechanische Zerlegung mit einem speziellen Gerät, einem Granulator, durchgeführt. Dieses Gerät wird normalerweise zum Zerkleinern von Metall- und Verbundwerkstoffen verwendet und ist ideal, um das Volumen zu reduzieren und Fraktionen reibungslos voneinander zu trennen.

Das dadurch gewonnene Material war jedoch nicht zufriedenstellend, da die Tinte und das Kohlepapier in den entstandenen Fraktionen zusammenklebten. Im Gegensatz dazu ermöglicht die manuelle Verarbeitung die perfekte Trennung der einzelnen Fraktionen. Hensel Recycling plant, dieses Verfahren zu vertiefen und nach weiteren Möglichkeiten einer effizienteren mechanischen Zerkleinerung und Trennung zu forschen, Rahmenbedingungen anzupassen und auf eine Automatisierung des Demontageprozesses hinzuarbeiten.

Außerdem hat CEA seine Tests auf  Basis von Dampfphasen zur Trennung der verschiedenen MEA Komponenten vorangetrieben. Dank dieser Experimente hat CEA das Demontagekonzept auch für MEA mit Abdichtung in flüssiger Form bei hohem Druck geprüft. Es sind einige Modifikationen am Prüfstand erforderlich, um den bevorzugten Weg der Dampfphase durch die GDL voranzutreiben. Für die nächsten Monate ist eine Evaluierung des Hochdruckprozesses in der Dampfphase mit einer Prüfung des Konzepts unter Verwendung eines kompletten MEA Stacks geplant.

Parallel dazu arbeitete das POLITO-Team an der Auswahl vorhandener Technologien zur Rückgewinnung von SOCs. Diese Aufgabe konzentriert sich auf die Rückgewinnung von Brennstoffelektrodenkomponenten, um recycelte Materialien für die Wiederherstellung von Zellen zu erhalten. Derzeit hat POLITO mit der selektiven Rückgewinnung von Ni aus Ni-YSZ-Verbundstoffen begonnen, hier wurden bereits zwei verschiedene Ansätze identifiziert, der erste auf Basis der Auslaugung durch Mineralsäurelösungen (dh HNO3) und der zweite durch die Verwendung von EDTA als Chelatbildner und eine mögliche Rückgewinnung durch milde Ansäuerung.

Neben der Bewertung des effektivsten Rückgewinnungsansatzes wird die Kombination des Rückgewinnungsschritts mit der hydrothermalen Behandlung (erforderlich zum Auflösen der Anodenkomponente) untersucht, um die Anzahl der aufeinanderfolgenden Vorgänge für die weitere effektive Umsetzung des TRL3 bis TRL5 Gesamtprozesses zu minimieren. Weiterhin wurden innovative EoL-Verfahren für LSC-Luftelektroden untersucht, die auf der selektiven Rückgewinnung von Lanthan (Seltene Erden und teures Metall) und Kobalt (kritischer Rohstoff) basieren. Hauptergebnis war insbesondere die Charakterisierung der LSC-Materialien aus EoL und von neuen Zellen. Die mechanische Trennung und das Mahlen von LSC-Schutzschichten und Luftelektroden werden optimiert.

In der Zwischenzeit arbeitet die Universität Ljubljana an Zusammenfassungen für die Hersteller und Partner der EoL-Entwicklungstechnologien, um nützliche Informationen für die LCA- und LCC-Analyse zu sammeln. Envipark formalisiert die Mitgliedschaft im Beirat. Zu den bisher bestätigten Beiratsmitgliedern zählen Anbieter von Brennstoffzellenmaterialien, Hersteller und Anwender von Wasserstoffsystemen im Automobil- und Schiffssektor, Recycler, Energie- und Wasserstoffforschungszentren sowie akademische Institute.

Quelle: https://hensel-recycling.com

Weitere Informationen finden Sie auf der Projektwebsite: www.best4hy-project.eu/

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