Im Juli 2026 nahm Evonik in Marl offiziell seine Pilotanlage für Anionenaustauschmembranen (AEM) in Betrieb und startete die Produktion der Hochleistungsmembranen DURAION®. Mit einer Jahreskapazität für Elektrolyseure mit einer Leistung von bis zu 2,5 GW – das entspricht einem Viertel der für Deutschland bis 2030 geplanten Elektrolysekapazität – ist diese Membran speziell für hohe Stromdichten und hohe Drücke ausgelegt und wird ohne PFAS hergestellt. Evonik eröffnete zudem ein AEM-Zentrum in Shanghai, um Membranintegrationslösungen mit Kunden unter realen Betriebsbedingungen zu testen. Der US-amerikanische AEM-Elektrolyseurhersteller Power to Hydrogen (P2H2) wurde vom Weltwirtschaftsforum als Technologiepionier 2026 ausgezeichnet. Sein AEM-Elektrolyseur-Design zielt darauf ab, die Kosten der grünen Wasserstoffproduktion um bis zu 65 % zu senken. P2H2 installiert derzeit eine Anlage im kommerziellen Maßstab im Hafen von Antwerpen-Brügge in Belgien und baut parallel einen 0,5-MW-AEM-Elektrolyseur für das EU-Projekt PYROCO2. Im Mai 2026 brachte Enapter seinen neuen Stack 250 auf den Markt, der pro Stack rund 100 kg hochreinen Wasserstoff pro Tag produziert. Dank des modularen Designs lassen sich AEM-Elektrolyseure auf 100 MW oder sogar in den Gigawattbereich skalieren. Der Stack ist vollständig kompatibel mit alkalischen Elektrolysesystemen. Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) lag der weltweite Durchschnittspreis für AEM-Elektrolyseure im Jahr 2025 bei etwa 2.864 USD/kW. Mit der Massenproduktion der Evonik-Membran wird erwartet, dass dieser Preis bis Ende 2026 unter 2.200 USD/kW sinkt. Dies ist eine direkte Folge der Fähigkeit von AEM-Elektrolyseuren, unedle Metallkatalysatoren zu verwenden, wodurch die Gesamtinvestitionskosten des Systems deutlich reduziert werden.
Im Jahr 2026 erschien eine Vielzahl hochqualitativer wissenschaftlicher Arbeiten zum Thema AEM-Elektrolyseure, die Membranmaterialien, Katalysatoren und Geräteentwicklung umfassten. Die folgenden fünf repräsentativen Artikel, veröffentlicht in Advanced Materials, dem Journal of Materials Chemistry A, Energy & Environmental Science, sowie ein Übersichtsartikel in Materials und ein Übersichtsartikel in ScienceDirect erweitern die Leistungs- und Stabilitätsgrenzen von AEM-Elektrolyseuren aus verschiedenen Perspektiven.
Die Abteilung für fortgeschrittene Materialien konzentriert sich auf den langfristig stabilen Betrieb von AEM-Elektrolyseuren bei Stromdichten im Amperebereich. Durch die Regelung auf atomarer Ebene werden die zentralen Probleme der Katalysatorschichtablösung und des schnellen Leistungsabfalls unter hohen Strömen gelöst. Damit wird die entscheidende Herausforderung der Überführung von AEM-Elektrolyseuren aus dem Labor in die industrielle Anwendung direkt adressiert.
Das Journal of Materials Chemistry A berichtet über eine mit Cycloolefin-Copolymer (COC) verstärkte Anionenaustauschmembran. Sie erreicht eine Stromdichte von 2,24 A cm⁻² bei 1,8 V und eine Hydroxidionenleitfähigkeit von 127 mS cm⁻¹ bei 80 °C. Diese Kompositmembran wird als neuartiges AEM-Material bewertet, das hohe Leitfähigkeit, chemische Stabilität und Potenzial für eine kostengünstige Skalierung vereint.
Die Fachzeitschrift „Energy & Environmental Science" enthüllt einen neuen Weg jenseits der traditionellen Sauerstoffentwicklungsreaktion: die direkte OO-Radikalkopplung. Dieser Weg ermöglicht den stabilen Betrieb von AEM-Elektrolyseuren bei Stromdichten im Amperebereich. Dies bietet einen völlig neuen theoretischen Rahmen für die Entwicklung von OER-Katalysatoren aus Nichtedelmetallen und trägt dazu bei, die Abhängigkeit von Platingruppenmetallen zu verringern und somit den Druck des Edelmetallrecyclings zu senken .
Die Übersichtsarbeit in Materials untersucht systematisch die Fortschritte bei Elektrodenmaterialien in ALK-, PEM-, SOEC- und AEM-Elektrolysetechnologien von 2021 bis 2025. Sie konzentriert sich auf den aktuellen Anwendungsstand von Nichtedelmetallkatalysatoren sowohl an der Anode als auch an der Kathode von AEM-Elektrolyseuren und darauf, wie die Optimierung der Elektrodenstruktur die Systemeffizienz steigert.
Der ScienceDirect-Übersichtsartikel fasst den aktuellen Stand der Technik von AEM-Wasserelektrolysezellen umfassend zusammen und deckt dabei einen Leistungsbereich von 0,1–2,5 kW in der akademischen Forschung bis hin zu ca. 2,5 kW–5 MW in industriellen Anwendungen ab. Er bietet einen detaillierten Vergleich der Auswirkungen von Parametern wie Elektrokatalysatoren, porösen Transportschichten, Temperatur und Elektrolytzusammensetzung auf die Leistung und Stabilität der Zellen.
Nichtionisches Bindemittelpolymer: Siemens Energy hat AEM-Elektrolyseurelektroden mit einem nichtionischen, fluorfreien Bindemittel entwickelt. Die hydrophobe Elektrode verdrängt flüssigen Elektrolyten aus den Transportkanälen und reduziert so den Wasserstoffübersättigungsdruck. Bei 2 A cm⁻² sinkt der Wasserstoff-Crossover auf 0,8 %, und die Überspannung ist 40 mV niedriger als bei herkömmlichen Anionenionomeren. Die nichtionische Kathode bleibt über 1.000 Betriebsstunden stabil und verspricht eine neue Generation langlebiger AEM-Elektrolyseurelektroden.
Vernetzte Poly(triphenylalkyl)-Membran: Eine nichtionische, vernetzte AEM mit dikationischen Seitenketten erreichte bei 80 °C eine Leitfähigkeit von 141,9 mS cm⁻¹ und behielt nach 1600 Stunden Eintauchen in starke Lauge bei 60 °C 90,9 % ihrer ursprünglichen Leitfähigkeit. Durch die synergistische Wirkung der nichtionischen Vernetzung und der dikationischen Seitenketten wird die chemische Stabilität der AEM in alkalischen Umgebungen signifikant verbessert.
Haltbarkeit und Degradation von AEM-Elektrolyseuren: Diese Übersichtsarbeit analysiert systematisch die Degradationsmechanismen von AEM-Elektrolyseuren. Dazu gehören die chemisch-mechanische Degradation des Polymergerüsts, der durch Hydroxylradikale verursachte Abbau der quaternären Ammonium-Kopfgruppen sowie die Membranquellung. Chemische Abbauprodukte verunreinigen die Katalysatorschicht und führen zu Leistungsverlusten. Die Studie liefert eine übersichtliche Darstellung der Ausfallmechanismen und trägt so zur Verlängerung der Lebensdauer von AEM-Elektrolyseuren bei.
Design und Evaluierung eines AEM-Elektrolyseurs: In dieser Forschungsarbeit wurde ein neuartiger, doppelwandiger, poröser AEM-Elektrolyseur entwickelt. Als Anode dienen zwei übereinanderliegende Nickelnetzschichten mit unterschiedlicher Porosität . Die Optimierung erfolgte mittels der Taguchi-Methode. Dieses Design, das von herkömmlichen Konfigurationen abweicht, verbessert die Stoffaustauscheffizienz und liefert eine quantitative Grundlage für die technische Skalierung von AEM-Elektrolyseuren.
Bifunktionaler Katalysator: Es wird über Ni,Mn-kodotierte Fe₃O₄/Co₃S₄-Heterostruktur-Nanoblätter mit katalytischer Aktivität sowohl für die Sauerstoff- als auch für die Wasserstoffentwicklung berichtet. Bei industriellen Stromdichten reduziert die Entwicklung von bifunktionalen Katalysatoren ohne Edelmetalle den Verbrauch von Platingruppenmetallen grundlegend und erleichtert so das Recycling von Edelmetallen erheblich. Zudem vereinfacht sie die Rückgewinnung von Titan und Nickel : Nickelbasierte Katalysatoren und Nickelnetzelektroden können nach der Stilllegung direkt recycelt werden, und auch Titan-Bipolarplatten weisen eine gute Recyclingfähigkeit auf.
Kathodenschichtdesign: Diese Studie etabliert mittels kinetischer Analysen allgemeine Designprinzipien für Kathodenkatalysatoren und Katalysatorschichten in AEM-Elektrolyseuren und analysiert systematisch die Zusammenhänge zwischen Struktur und Leistung. Sie schließt die methodische Lücke zwischen der Entwicklung von Katalysatormaterialien und dem Design von Elektroden und liefert klare Zielvorgaben für das quantitative Design von AEM-Kathoden.
Das Projekt „Smart Hydrogen Hub" im Rotterdamer Hafen hat sich für die AEM Nexus 2500 von Enapter als zentrale Elektrolysetechnologie entschieden. Dieses System ist ein 2,5-MW-Multicore-AEM-Elektrolyseur, der für industrielle Anwendungen konzipiert wurde. Seine modulare Architektur ermöglicht eine schrittweise Kapazitätserweiterung und einen flexiblen Betrieb auch bei schwankender Verfügbarkeit erneuerbarer Energien. Das Projekt befindet sich im M4H-Viertel (Merwe-Vierhavens), das sich zu einem Innovationszentrum entwickelt, und wird gemeinsam von Platform Zero, Adsensys, dem Rotterdamer Hafen, InnovationQuarter und weiteren öffentlich-privaten Partnern realisiert. Es demonstriert die Integration von Photovoltaik-Stromerzeugung, Energiespeicherung, Wasserstoffproduktion, Zertifizierung und lokaler Nutzung in ein flexibles Energiesystem für Industrie, Transport und Schifffahrt. Laut Projektangaben liefert das AEM-Elektrolyseursystem direkt hochreinen Wasserstoff mit 35 bar, wodurch der Energieverbrauch für eine zusätzliche Kompression entfällt. Der Gesamtstromverbrauch des Systems beträgt ca. 4,2 kWh/Nm³ und es arbeitet stabil in einem Lastbereich von 20 % bis 125 %. Die Erfahrungen aus diesem Demonstrationsprojekt zeigen, dass die Ansprechgeschwindigkeit von AEM-Elektrolyseuren bei schwankender Eingangsleistung mit der von PEM vergleichbar ist . Durch die Verwendung von Elektroden auf Nickelbasis sind die Betriebs- und Wartungskosten deutlich geringer als bei Systemen mit Platingruppenmetallen. Diese praxisnahen Betriebsdaten bilden eine verlässliche Grundlage für den großflächigen Einsatz von AEM-Elektrolyseuren in Häfen und Industrieparks.
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