Nickelbasislegierungen gehören zu den wichtigsten Werkstoffen für die Energiewende – und dafür ist Imphy einer der weltgrößten Anbieter. Die Aperam-Tochter aus dem gleichnamigen zentralfranzösischen Ort kann bereits auf 120 Jahre Tradition in der Herstellung hochwertiger Legierungen zurückblicken. Für die Zukunft hat sie noch viel vor.
Dabei gibt ihr ein aktueller Megatrend Rückenwind: die Energiewende. Neben Mobilität und Gütertransport sowie Wärmeerzeugung gilt es vor allem, die Stromerzeugung zu dekarbonisieren.
Wichtigster Hoffnungsträger ist dabei Wasserstoff. Die Frage, woher er kommen soll und wie schnell er kommen kann, beschäftigt Politik, Wirtschaft und Gesellschaft. Klar ist jedoch: Bei allen Szenarien werden Nickellegierungen von steigender Bedeutung sein.
Der Blick richtet sich vor allem auf den „grünen” Wasserstoff, der CO2-frei mit Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt wird. Um ihn zu erzeugen, braucht man Elektrolyseure, die Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegen. Dafür eignen sich mehrere elektrochemische Verfahren.
Grünes Licht für grünen Wasserstoff
Im Wettbewerb der Technologien hat derzeit die alkalische Wasserelektrolyse (AWE) die Nase vorn. Denn im Vergleich zu anderen Verfahren sind bei der AWE die Investitions- und Unterhaltskosten am niedrigsten, gleichzeitig ist die Anlagenlebensdauer am höchsten. Die meisten großtechnischen Anlagen basieren derzeit auf diesem Prinzip. Sie arbeiten mit hoch korrosiven Elektrolyten – Kalium- oder Natriumhydroxid in Konzentrationen von zumeist 25 % bis 40 %. Um ihnen standzuhalten, bedarf es eines Werkstoffs wie der Nickellegierung 201, die einen Nickelgehalt von mindestens 99,6 % aufweist. Bei der Herstellung und industriellen Nutzung von Natriumhydroxid (NaOH), das auch als Ätznatron bekannt ist und einen der wichtigsten chemischen Grundstoffe darstellt, bewährt sich diese Sorte bereits seit Jahrzehnten.
Das Marktpotenzial für Nickellegierungen in der Wasserstoffelektrolyse ist beachtlich. Pro Kilowatt Leistung werden etwa eineinhalb Kilogramm Nickel benötigt. Eine der größten derzeit im Bau befindlichen europäischen Elektrolyseanlagen hat eine Leistung von 200 MW, das entspricht rechnerisch etwa 300 t Nickel.
Ein anderes marktgängiges Verfahren ist unter dem Kürzel PEM bekannt, das für Proton Exchange Membrane steht. Seine Funktion basiert auf dem Einsatz von Katalysatoren aus Platin, Iridium oder Ruthenium, und diese chemischen Elemente sind äußerst knapp und teuer.
Große Erwartungen richten sich daher auf eine noch recht neue Technik, die AEM- (Anion Exchange Membrane) Elektrolyse. Dieses Verfahren nutzt reines oder allenfalls leicht alkalisches Wasser. Auch bei ihm kommt Nickel zur Anwendung, allerdings nicht zuvorderst wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit, sondern als Substrat für die Kathode, die mit einem vergleichsweise kostengünstigen Katalysatormaterial beschichtet wird.
Die zentrale Forschungseinrichtung von Imphy, das Pierre Chevenard Research Centre, arbeitet mit führenden Anbietern von Elektrolyseuren zusammen. Mit wem und mit welchem Ziel, daraus machen die Forscher bei Imphy allerdings noch ein Geheimnis.
