Dekarbonisierung der Abgasbehandlung der Halbleiterfertigung durch Wasserstoff-Recycling; Teilvorhaben: Demonstration eines Wasserstoffrecyclings mittels Elektrochemischer Kompression im Industriemaßstab für die Halbleiterindustrie
Zeitraum
2024-07-01 – 2026-06-30
Bewilligte Summe
288.103,48 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3099A
Leistungsplansystematik
Wasserstoffhandhabung [EA2736]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Wasserstoff wird in verschiedensten industriellen Prozessen verwendet, ohne verbraucht zu werden, beispielsweise bei der SiC-Bauteilbeschichtung, der Solarzellen- und der Halbleiter-produktion. Der benutzte Wasserstoff wird von giftigen bzw. umweltschädigenden Stoffen befreit und dann zumeist verdünnt ohne jegliche Nutzung in die Umwelt entlassen. Ziel dieses Projektes ist es, eine innovative Technologie zum Wasserstoffrecycling im Fabrik-Maßstab einschließlich Langzeiterprobungsphase zu demonstrieren. Zum Einsatz kommt die elektrochemische Kompression (EHC), die eine gleichzeitige Aufreinigung und Komprimierung von H2 beinhaltet. Die innovative Technologie befindet sich immer noch in der frühen Phase der industriellen Entwicklung. Sie besitzt den Vorteil, dass der zu reinigende Gasstrom atmosphärisch und bei Umgebungstemperatur in die Anlage eintreten kann und gereinigt und komprimiert austritt, wobei in Summe trotz der relativ geringen Volumenströme die Reinigung und Kompression weniger Energie benötigen als eine Reinigung durch Membranen oder Druck- bzw. Temperaturwechselverfahren, gefolgt von einer mechanischen Kompression. Das Gas soll so weit aufgereinigt werden, dass es die Qualität 3.7 erreicht und somit sowohl als Brenngas als auch für H2-Tankstellen (Sektorkopplung) eingesetzt werden kann. Nutzungskonzepte sollen für beide Szenarien erarbeitet werden. Es sollen außerdem weitere Prozesse außerhalb der Halbleiterindustrie identifiziert werden, bei denen H2 im Abgas anfällt, und ein Upscale auf mehrere Prozesstools betrachtet werden. Das ökonomische Potenzial der EHC ist je nach Kosten für H2 und weiteren Randbedingungen am Produktionsstandort sehr groß. Umweltseitig entfallen die CO2-Emissionen von H2-Produktion (heute überwiegend aus Erdgas) und H2-Transport, zudem CO2-Äquivalente von ungenutzt abgeblasenem H2 und bei Ersatz von Erdgas durch recycelten Wasserstoff auch die CO2-Emissionen der Erdgasverbrennung.