Die Idee der Anionenaustauschmembran-Elektrolyse (AEM) ist schnell erklärt: die günstigen, reichlich verfügbaren Materialien der alkalischen Elektrolyse, kombiniert mit dem kompakten, reaktionsschnellen Aufbau der PEM. Was bisher fehlte, war der Nachweis im großen Maßstab. Viele kleine Zellen liefern gute Werte. Deutlich weniger Projekte zeigen, dass diese Werte den Schritt zu großen Elektroden, Mehrzellen-Stacks und einem kaufbaren System überstehen.
Genau um diesen Schritt geht es bei HYScale, einem von der Clean Hydrogen Partnership geförderten EU-Projekt, das wir koordinieren. Hier steht der HYScale AEM-Elektrolyseur-Stack im Herbst 2026 – und das haben wir auf dem Weg gelernt.
Die Zielvorgaben
HYScale soll einen AEM-Stack liefern, der:
- ohne kritische Rohstoffe in Katalysatoren und Zellkomponenten auskommt,
- PFAS-frei ist, also ohne fluorierte Membranen und Ionomere,
- bei hoher Stromdichte effizient arbeitet: Ziel 2 A/cm² bei 2 V pro Zelle,
- niedrige Investitionskosten hat: Ziel unter 400 € pro kW auf Systemebene,
- skalierbar ist: eine Architektur, die bis 0,5–1 MW wachsen kann.
Außerdem soll er bei moderater Temperatur mit stark verdünntem Elektrolyten laufen. Das vereinfacht die Peripherie und reduziert Korrosion.
Schritt 1: große Elektroden, die sich wie kleine verhalten
Jedes Scale-up beginnt bei den Materialien. Unsere CRM-freien Elektroden – OXYGN™ Anode und H2GN™ Kathode – sind auf 400 cm² aktive Fläche hochskaliert. Unsere PFAS-freie AionFLX™ Membran, aus derselben Polymerfamilie wie das zugehörige Ionomer, ist in Bögen bis 900 cm² validiert. Die Membranproduktion hat Chargengrößen erreicht, die für einen 100-kW-Stack ausreichen.
Kleine Zellen legen die Basis. In einem unabhängigen Test am DLR nach dem harmonisierten EU-Protokoll erreichte eine 4-cm²-Zelle mit AionFLX™ und unseren Elektroden 2,01 A/cm² bei 2,01 V in 0,1 M KOH bei 50 °C und lief anschließend 330 Stunden mit unter 5 µV/h. In einer großen Einzelzelle ohne Flussfeld am CNR-ITAE erreichten unsere Elektroden mit AionFLX™ Ionomer 2 A/cm² bei 2,07 V bei einer Faraday-Effizienz über 98 %. Beide Ergebnisse stehen im öffentlichen Projektbericht D3.1, den wir in einem eigenen Beitrag erläutern.
Das flussfeldfreie Design verdient einen Hinweis. Gefräste Flussfelder sind ein großer versteckter Kostenfaktor in Elektrolyse-Stacks. Sie wegzulassen und ein quadratisches Format zu wählen, das beim Zuschnitt weniger Verschnitt erzeugt, ist einer der Hebel, mit denen HYScale das €/kW-Ziel angeht, ohne Leistung zu opfern.
Schritt 2: der 6-kW-Short-Stack, validiert bei 400 cm²
Als Nächstes folgte der Short-Stack. Das Team am CNR-ITAE hat einen 6-kW-AEM-Short-Stack mit HYScale Membranen und Elektroden bei 400 cm² Zellfläche ausgelegt, gebaut und betrieben; gefertigt wurden Short-Stacks mit bis zu fünf Zellen. Das zentrale Ergebnis: Die Materialien lieferten in der Einzelzelle und im 6-kW-Stack dieselbe Leistung.
Zum selben Schluss kam der Forschungsnachrichtendienst der EU. In seinem Bericht über HYScale vom Juni 2025 hielt CORDIS fest, dass großskalige Anwendungen inzwischen Ergebnisse liefern, die mit denen kleiner Einzelzellen im Labor übereinstimmen – und dass CENmat als Koordinator die katalysatorbeschichteten Elektroden mit CRM-freien Katalysatoren bereitgestellt hat.
Das klingt unspektakulär, ist aber das wichtigste Ergebnis beim Hochskalieren. Verluste durch ungleichmäßige Verpressung, Strömungsverteilung und Randeffekte zeigen sich genau hier. Der Stack lief zudem über einen weiten Temperatur- und Stromdichtebereich stabil. Die Materialien lassen sich also zu robusten Membran-Elektroden-Einheiten kombinieren – nicht nur zu Rekordzellen im Labor.
Schritt 3: das 100-kW-System – gefertigt und in der Inbetriebnahme
Auf Basis der Short-Stack-Daten hat das DLR den 100-kW-HYScale-Stack ausgelegt, mit Zellen von rund 900 cm² aktiver Fläche. Die Fertigung des 100-kW-Systems ist abgeschlossen, es befindet sich jetzt in der Inbetriebnahme. Anschließend folgt die Validierung unter industrienahen Bedingungen am Demonstrationsstandort des Projekts in Griechenland.
Was HYScale für AEM-Käufer bedeutet
Für Unternehmen, die AEM gegen PEM oder alkalische Elektrolyse abwägen, beantwortet HYScale drei praktische Fragen:
- Lassen sich AEM-Materialien im Stackmaßstab herstellen? Ja. Membran, Ionomer und Elektroden werden in Formaten und Mengen produziert, die zu einem 100-kW-Stack passen.
- Übersteht die Leistung den Sprung von der Zelle zum Stack? Der 6-kW-Short-Stack sagt Ja. Das 100-kW-System ist der nächste Nachweis.
- Kann AEM gleichzeitig auf Iridium, andere Platinmetalle und PFAS verzichten? Die HYScale Materialien sind durchgängig PGM-frei, CRM-frei und fluorfrei.
Zwei Teile dieser Geschichte haben eigene Beiträge: wie wir die Fertigung der AionFLX™ Membran auf Stackformate hochskaliert haben und wie wir die Lizenz für ein am DLR entwickeltes Prototypdesign erworben haben, um es zur Marktreife zu bringen.
Zusammenarbeit mit CENmat
Bei CENmat entwickeln wir die AEM-Elektrolyse vom Material bis zum Stack und System. Wir liefern die Materialien hinter HYScale – AionFLX™ Membranen und Ionomere, OXYGN™ und H2GN™ Elektroden – an Stackentwickler und Forschungsgruppen und entwickeln die HYScale Stack-Plattform in Richtung 0,5–1 MW weiter. Mehr auf der HYScale Projektseite – oder sprechen Sie uns an, wenn Sie Short-Stacks oder ein bezahltes Pilotprojekt planen.
Gefördert durch die Europäische Union. HYScale wird von der Clean Hydrogen Partnership und ihren Mitgliedern im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101112055 gefördert. Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind ausschließlich die der Autorinnen und Autoren und spiegeln nicht zwingend die der Europäischen Union oder der Clean Hydrogen Partnership wider.