Der entscheidende Durchbruch in der Elektrolysezellentechnologie im Jahr 2025 ist die Verbesserung der Kapazität und Hitzebeständigkeit. Die neu eingeführten leitfähigen Polymer-Hybrid-Aluminium-Elektrolysezellen der „GYG-Serie“ von Nichicon verfügen über Nennspannungen von 25 V bis 35 V, Kapazitäten von 82 μF bis 680 μF und eine 1,8-mal höhere Welligkeitsstromleistung als ihre Vorgänger. Sie haben den Hochtemperatur-Dauertest bei 125 °C und 4.000 Stunden bestanden. Die Aluminium-Elektrolysezelle hat den Hochtemperatur-Dauertest bei 125 °C und 4.000 Stunden bestanden und eignet sich für transiente und hochbelastete Szenarien der Fahrzeugstromversorgung. Auf dem nordamerikanischen Markt wird das Volumen der Aluminium-Elektrolysezellenindustrie von 1,5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 voraussichtlich auf 2,1 Milliarden US-Dollar im Jahr 2032 ansteigen. Das Nachfragewachstum wird hauptsächlich durch die Aufrüstung von Elektrofahrzeugen auf 48-V-Systeme getrieben – beispielsweise verwendet das E-Fuel-Kraftwerk Roadrunner in Texas Hochspannungs-Elektrolysezellenmodule, um die Effizienz der Umwandlung elektrischer Energie um 20 % und mehr zu verbessern. In der Praxis muss man sich auf die Überwachung der Welligkeitsstromstabilität konzentrieren: Wenn der Nennwert um 10 % überschritten wird, beschleunigt die Oxidation der Elektrodenfolie die Alterung, was zu einem Anstieg des ESR (äquivalenter Serienwiderstand) und zu Schaltungsstörungen führt.
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Elektrolytische Zellen in Galvanikanlagen müssen mit Korrosion durch Schwermetalllösungen und hohen Stromstößen zurechtkommen. Ein Beispiel hierfür ist das Werk der Israel Chemical Corporation (ICL) in St. Louis: In der Produktionslinie für Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial wird eine korrosionsbeständige Aluminium-Elektrolysezelle mit einer Nennspannung von 80 V und einer Kapazität von 470 μF verwendet, die zur Filterung der Gleichstromversorgung eingesetzt wird. Wichtige Wartungspunkte sind:
1. Kontrolle der im Elektrolyt suspendierten Feststoffe – monatliche Prüfung auf Verunreinigungen in der Flüssigkeit ≤ 15 ppm, um einen Elektrodenkurzschluss zu vermeiden (die gemessenen Verunreinigungen überschreiten die Standardlebensdauer der Elektrolysezelle, die um 40 % verkürzt wird);
2. Gleichmäßigkeit der Kathodenabscheidung – Dickenabweichungen von mehr als 0,5 mm müssen mit Säure gewaschen werden, andernfalls verringert sich die Stromausbeute um 12 %. Der Zuschuss des US-Energieministeriums in Höhe von 197 Millionen US-Dollar für das ICL-Werk bestätigte die Zuverlässigkeit von Elektrolysezellen in Industriequalität in der Großserienproduktion.
lassen sich je nach Technologieweg in drei Kategorien unterteilen:
Leitfähiger Polymerhybrid (z. B. Nichicon GYG/GWC-Serie): Kombination aus leitfähigem Polymer (niedriger ESR) und Elektrolyt (selbstheilend), unterstützt Hochtemperaturbetrieb bei 135 °C, mit einem bis zu 1,8-mal höheren Welligkeitsstrom als bei herkömmlichen Produkten, verwendet in Teslas 48-V-Bordstromversorgung;
Festpolymertyp (z. B. PCA-Serie): verwendet nur leitfähigen Polymerelektrolyt, ESR so niedrig wie 5 mΩ, geeignet für 48-V-Hochspannungsschaltkreise von Servern, reduziert den Energieverbrauch um 15 % im Vergleich zu herkömmlichen 12-V-Systemen;
Aluminium-Elektrolysezellen (UCN-Serie): Kapazitätserhöhung auf 820 μF (35-V-Spezifikation), Lebensdauerverlängerung bei 125 °C auf 3.000 Stunden, um den Anforderungen des Dunkelstromdesigns in der Automobilindustrie gerecht zu werden. Der globale Markt für Aluminium-Elektrolysezellen wird aufgrund der hohen Stabilitätsanforderungen für Industrieanlagen von Schraubklemmenzellen dominiert (Wert: 1,79 Milliarden USD bis 2024).
Im Mittelpunkt des Recyclings von Elektrolysezellen stehen die Regeneration von Edelmetallen und die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen. Daten aus nordamerikanischen Recyclingprogrammen zeigen, dass aus jeder Tonne verbrauchter Elektroden von Elektrolysezellen 120 Gramm Iridium und 80 Gramm Ruthenium gewonnen werden können. Die Rückgewinnungsrate liegt bei 92 %. Die Kosten sind 34 % niedriger als bei der Gewinnung aus Minen. Der Regenerationsprozess des deutschen Unternehmens Skeleton Technologies gliedert sich in drei Schritte: Hochtemperaturschmelzen zum Anheben des Polymersubstrats, Königswasser zum Auflösen des Katalysators und elektrochemische Raffination, um eine Iridiumreinheit von 99,95 % zu erreichen, die den Standards für neue Elektrodenbeschichtungen entspricht . Das US-Energieministerium hat berechnet, dass das Recyclingmodul für Elektrolysezellen die Betriebskosten der Anlage über einen Zeitraum von zehn Jahren um 18 % senken kann. 2025 werden Nichicon und andere Unternehmen das Recyclingkonzept in ihre Produktionsstandards integrieren. Bis 2028 soll das Iridiumrecycling auf 40 % steigen, um die Ressourcenknappheit zu verringern.
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