Heraeus und Sibanye-Stillwater präsentieren rutheniumbasierten Katalysator zur Reduzierung der Abhängigkeit von Iridium für die PEM-Wasserelektrolyse

Heraeus Precious Metals und Sibanye-Stillwater präsentierten auf der heutigen P2X-Konferenz in Frankfurt ihre neueste Lösung für eine entscheidende Herausforderung in der nachhaltigen Wasserstoffproduktion. Der innovative rutheniumbasierte Katalysator für die PEM-Wasserelektrolyse bietet eine bisher nicht erreichte Kombination aus hoher Aktivität und Stabilität während der Wasserstoffproduktion.

Wasserstoff ist ein wesentliches Element des Energiewandels, mit nach Angabe des Hydrogen Council angekündigten Kapazitäten von 175 Gigawatt (GW) bis 2030. Es wird erwartet, dass 40 % dieser zukünftigen Kapazitäten mit Hilfe der PEM-Elektrolyse erzeugt werden, eine Technologie, die auf das äußerst seltene Element Iridium angewiesen ist. Da nur etwa neun Tonnen Iridium pro Jahr abgebaut werden können und es in verschiedenen Branchen zum Einsatz kommt, wären Engpässe bei der Versorgung unausweichlich - es sei denn, Lösungen werden implementiert, die die Menge an Iridium in der PEM-Anwendung reduzieren.

Bei den derzeit vorherrschenden Lösungen sind etwa 400 kg Iridium erforderlich, um ein Gigawatt Kapazität aufzubauen. Um Versorgungsengpässe zu vermeiden, ist eine Reduktion des Iridiumverbrauchs auf weniger als 100 kg pro GW erforderlich. In Zusammenarbeit mit Sibanye-Stillwater hat Heraeus eine bahnbrechende Innovation entwickelt: Statt allein auf Iridium basiert der neue Katalysator vorwiegend auf Ruthenium und kann im Vergleich zu einem Iridiumoxid-Katalysator bis zu 85 % des benötigten Iridiums einsparen. Damit werden mögliche Versorgungsengpässe verringert, denn die primäre Produktion von Ruthenium ist um das 3,5-fache höher als die von Iridium.

Ebenso wie Iridium kann Ruthenium die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) katalytisch in Gang setzen, die bei der PEM-Elektrolyse eine entscheidende Rolle spielt. Ruthenium weist sogar eine überlegene katalytische Aktivität im Vergleich zu Iridium auf, jedoch fehlte entsprechenden Katalysatoren bisher die erforderliche Stabilität unter den anspruchsvollen Bedingungen eines PEM-Elektrolyseurs. Das Konzept von Heraeus löst dieses Problem, indem es sowohl Ruthenium- als auch Iridiumoxid auf innovative Weise kombiniert: Hierdurch kann die nötige Stabilität erreicht und gleichzeitig die gesteigerte katalytische Aktivität von Ruthenium genutzt werden.

Die neue Ruthenium-Iridiumoxid-Materialklasse weist eine immense Aktivitätssteigerung auf. Der Katalysator erreicht eine um bis zu 50-mal höhere Massenaktivität als Iridiumoxid, bleibt aber, im Gegensatz zu reinem Rutheniumoxid, unter Betriebsbedingungen stabil. Die Stabilität der neuen Materialklasse wurde durch AD-Tests (Accelerated Degradation Tests) untersucht: Nach 30.000 Zyklen zeigte der neue Katalysator eine deutlich geringere Aktivitätsminderung als Rutheniumoxid und eine vergleichbare Stabilität wie Iridiumoxid. Diese Ergebnisse wurden von Mattiq, einem Start-up mit Sitz in Chicago, IL (USA), verifiziert. Das Unternehmen vereint Expertise in den Bereichen Chemie und Materialwissenschaft und führte hochdurchsatzfähige Screening-Experimente für das Entwicklungsvorhaben durch.

Durch den Einsatz von Ruthenium trägt Heraeus nicht nur zur Reduzierung möglicher Versorgungsengpässe bei, sondern bietet auch signifikante kommerzielle Vorteile. Das Konzept ermöglicht eine Reduzierung der Kapitalkosten für Materialien um rund 90 %, was dazu beiträgt, dass die Wasserstoffproduktion wirtschaftlicher und effizienter wird.

Dr. Philipp Walter, EVP New Business Development bei Heraeus Precious Metals, betonte: “Die drastische Reduzierung des Kapitalaufwands pro GW durch unseren neuen rutheniumbasierten Katalysator adressiert nicht nur das Versorgungsproblem von Iridium, sondern ist auch wirtschaftlich sinnvoll. Lösungen wie diese treiben den dringend benötigten Ausbau der Wasserstoffindustrie voran und bringen uns näher an unsere globalen Ziele für grüne Energie.”

Neal Froneman, CEO von Sibanye-Stillwater, kommentierte: “Als weltweit größter Produzent von primärem Iridium sind wir fest davon überzeugt, dass eine nachhaltige Nachfrage nach diesen Metallen unter Berücksichtigung der Versorgung für die gesamte Branche von Vorteil ist. Der beeindruckende Fortschritt, den Heraeus in ihrer bisherigen Arbeit erzielt hat, ist ermutigend, und wir schätzen unsere Partnerschaft in dieser Unternehmung sehr.”

Heraeus hat in seinem Produktportfolio für die Wasserstoffwirtschaft bereits einen weiteren Katalysator auf Basis von Iridiumoxid auf einem Träger, der ebenfalls eine Einsparung von Iridium ermöglicht.

„Unterschiedliche Betriebseinstellungen erfordern unterschiedliche Lösungen. Ein Katalysator kann unter bestimmten Bedingungen gut funktionieren, während ein anderer Katalysator unter anderen Betriebsgrenzen geeigneter sein kann“, sagt Christian Gebauer, Leiter Forschung & Entwicklung Wasserstoffsysteme bei Heraeus Precious Metals. „Und beide Katalysatoren bieten das Potenzial, den Iridiumgehalt in der Anwendung weiter zu reduzieren. Unsere langfristige Perspektive ist es, Lösungen zu entwickeln, die letztendlich den Iridium-Gehalt auf lediglich 15 kg pro GW reduzieren. Diese Fortschritte werden die die weitere Skalierung nach 2030 ermöglichen und einen bedeutenden Beitrag zu einer nachhaltigen Wasserstoffindustrie zur Zukunft grüner Energie leisten.“

Über Heraeus

Die Heraeus Gruppe ist ein breit diversifiziertes und weltweit führendes Technologie- und Familienunternehmen mit Sitz in Hanau. Die Wurzeln des Unternehmens reichen zurück auf eine seit 1660 von der Familie betriebene Apotheke. Heraeus bündelt heute vielfältige Geschäfte in den Business Platforms Metals and Recycling, Healthcare, Semiconductor and Electronics sowie Industrials. Kunden profitieren von innovativen Technologien und Lösungen, basierend auf einer breit aufgestellten Materialexpertise und Technologieführerschaft.

Im Geschäftsjahr 2022 erzielte die Gruppe einen Gesamtumsatz von 29,1 Milliarden Euro und beschäftigt rund 17.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in 40 Ländern. Heraeus zählt zu den Top 10 Familienunternehmen in Deutschland und hat eine führende Position auf seinen globalen Absatzmärkten.

Über Heraeus Precious Metals

Heraeus Precious Metals ist weltweit führend in der Edelmetallindustrie. Das Unternehmen ist Teil der Heraeus Gruppe und deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab, vom Handel über Edelmetallprodukte bis zum Refining und Recycling. Heraeus Precious Metals verfügt über umfassendes Fachwissen zu allen Platingruppenmetallen sowie Gold und Silber.

Mit rund 3.000 Mitarbeitenden an 15 Standorten weltweit bietet das Unternehmen ein breites Portfolio an Produkten, die für viele Branchen wie die Automobil-, Chemie-, Halbleiter-, Pharma-, Wasserstoff- und Schmuckindustrie unverzichtbar sind.

Bis 2025 ist Heraeus Precious Metals das erste Unternehmen der Branche, das klimaneutral arbeitet.

Über Sibanye-Stillwater

Sibanye-Stillwater ist ein multinationaler Bergbau- und Metallverarbeitungskonzern mit einem breit gefächerten Portfolio von Betrieben, Projekten und Investitionen auf fünf Kontinenten. Die Gruppe ist auch einer der weltweit führenden Recycler von PGM-Autokatalysatoren und hat Beteiligungen an führenden Minenabfallrückgewinnungsanlagen.

Sibanye-Stillwater hat sich als einer der weltweit größten Primärproduzenten von Platin, Palladium und Rhodium etabliert und ist ein erstklassiger Goldproduzent. Das Unternehmen produziert und veredelt außerdem Iridium und Ruthenium, Nickel, Chrom, Kupfer und Kobalt. Die Gruppe hat vor kurzem damit begonnen, ihr Anlagenportfolio auf den Abbau und die Verarbeitung von Batteriemetallen auszuweiten und zu diversifizieren und verstärkt ihre Präsenz in der Kreislaufwirtschaft durch den Ausbau und die Diversifizierung ihrer Recycling- und Abraumverwertungsaktivitäten weltweit. Weitere Informationen finden Sie unter www.sibanyestillwater.com.

Über Mattiq

Mattiq baut das technologisch fortschrittlichste Unternehmen für saubere Chemie der Welt auf. Mattiq erfindet die elektrochemische Prozessentwicklung neu und nutzt Materialwissenschaft und künstliche Intelligenz, um die Entwicklung und den Einsatz kommerziell tragfähiger, nachhaltiger Prozesse zur Herstellung von Chemikalien, Kraftstoffen und Kunststoffen zu beschleunigen, die unsere Welt antreiben. Wir liefern Chemie- und Energieunternehmen sichere, skalierbare und kosteneffiziente Lösungen, die einen saubereren Planeten und eine robuste Lieferkette unterstützen. Erfahren Sie mehr unter www.mattiq.com.

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These forward-looking statements, including, among others, those relating to Sibanye-Stillwater Limited’s (“Sibanye-Stillwater”) future business prospects, financial positions, production and operational guidance, climate and ESG-related statements, targets and metrics, business strategies, plans and objectives of management for future operations and ability to complete or successfully integrate ongoing and future acquisitions, are necessarily estimates reflecting the best judgement of Sibanye-Stillwater’s senior management. Readers are cautioned not to place undue reliance on such statements. Forward-looking statements involve a number of known and unknown risks, uncertainties and other factors, many of which are difficult to predict and generally beyond the control of Sibanye-Stillwater that could cause its actual results and outcomes to be materially different from historical results or from any future results expressed or implied by such forward-looking statements. As a consequence, these forward-looking statements should be considered in light of various important factors, including those set forth in Sibanye-Stillwater’s 2022 Integrated Report and annual report on Form 20-F filed with the United States Securities and Exchange Commission on 24 April 2023 (SEC File no. 333-234096). These forward-looking statements speak only as of the date of this announcement. Sibanye-Stillwater expressly disclaims any obligation or undertaking to update or revise any forward- looking statement (except to the extent legally required).