Stationäre Brennstoffzellen und die Produktion von grünem Wasserstoff stehen im Fokus des Interesses im Bereich Wasserstoff.

(WK-intern) – Der Trend zur Dekarbonisierung und nachhaltigen Energien ebnet den Weg für Innovationen im Sektor der erneuerbaren Energien.

Das Portfolio von IDTechEx mit Forschungsberichten zum Thema Wasserstoff bietet umfassende Analysen zu Technologien, Materialien und dem potenziellen Einsatz von Wasserstofftechnologien sowie zu den neuesten Entwicklungen in diesem Sektor.

Stationäre Brennstoffzellen und SOFCs

Brennstoffzellen gewinnen aufgrund ihres Potenzials zur Dekarbonisierung und ihrer vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in unterschiedlichen Sektoren zunehmend an Bedeutung. Diese reichen von Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEVs) bis hin zu Notstromsystemen für Rechenzentren und andere Gewerbebetriebe.

Stationäre Brennstoffzellen arbeiten fest installiert, entweder permanent oder als semimobile Energiequelle, und können in Gebieten mit Netzinstabilität für Abhilfe und Energiesicherheit sorgen.

Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) zählen aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit, ihrer Flexibilität hinsichtlich des Brennstoffs und ihrer kombinierten Wärme- und Stromerzeugungseffizienz zu den bevorzugten Optionen für stationäre Anwendungen. Da SOFCs hohe Betriebstemperaturen aufweisen, eignen sie sich besonders für den Dauerbetrieb, beispielsweise in der gewerblichen und industriellen Energieversorgung, bei Energieversorgern und in Privathaushalten. Laut IDTechEx werden derzeit jedoch Niedertemperatur-SOFCs entwickelt, um die Risiken der Degradation von Zellkomponenten zu minimieren und die Anlaufzeiten zu verkürzen.

Alternativen zu SOFCs für stationäre Anwendungen werden im aktuellen Bericht „Stationary Fuel Cell Markets 2025-2035: Technologies, Players & Forecasts“ vorgestellt. Dazu gehören alkalische Brennstoffzellen (AFCs) und Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFCs). Trotz ihrer Vorteile wie kurzer Anlaufzeiten und der Möglichkeit zur internen Brennstoffreformierung weisen diese jedoch diverse Nachteile und geringere Wirkungsgrade auf.

PEM-Brennstoffzellen für die Automobilindustrie

Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) zählen zu den beliebtesten und gefragtesten Brennstoffzellentypen. Sie zeichnen sich durch niedrige Betriebstemperaturen, kurze Anlaufzeiten und schnelle Reaktionsfähigkeit auf Netzänderungen aus. PEMFCs nutzen hochreinen Wasserstoff, um die Risiken von Kohlenmonoxid zu minimieren. Die höheren Kosten im Vergleich zu Wasserstoff niedrigerer Qualität und die noch unzureichende Wasserstoffinfrastruktur schränken jedoch die Möglichkeiten einer breiten Anwendung ein. IDTechEx weist zudem darauf hin, dass das als Katalysator verwendete Platinmetall zusätzliche Kosten verursacht, was die Nutzung derzeit noch exklusiver macht und das Anwendungspotenzial begrenzt.

Pkw, leichte Nutzfahrzeuge, Lkw, Stadtbusse, Züge und Schiffe werden im IDTechEx-Bericht „Materialien für PEM-Brennstoffzellen 2026–2036: Technologien, Märkte, Akteure“ als einige der potenziellen Anwendungsfälle für PEMFCs behandelt. Der Bericht deckt alle Phasen der PEMFC-Produktion ab, einschließlich Hersteller, Komponenten- und Materiallieferanten, OEMs und Verarbeitungsspezialisten.

Nachhaltiger Wasserstoff und seine Elektrolyseproduktion

Grüner Wasserstoff ist ein viel diskutiertes Thema im Wasserstoffsektor und erregt aufgrund seiner Verbindung zu klaren Nachhaltigkeitszielen zunehmend Aufmerksamkeit.

Die Wasserstofferzeugung erfordert Elektrolyse. Der IDTechEx-Bericht „Materialien für die Produktion von grünem Wasserstoff 2026–2036: Technologien, Akteure, Prognosen“ behandelt verschiedene Elektrolyseurtypen, darunter alkalische Wasserelektrolyseure (AEL), Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEMEL), Anionenaustauschmembran-Elektrolyseure (AEMEL) und Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC). Sie alle weisen unterschiedliche elektrochemische Eigenschaften auf und lassen sich anhand ihrer Komponenten und spezifischen Materialverwendungen kategorisieren.

PEMELs ermöglichen durch den Einsatz von Mehrschichtstrukturen eine selektive und hohe Protonenleitung zwischen Kathode und Anode. Sie zeichnen sich zudem durch geringe Gasdurchlässigkeit, geringe Membrandicke und hohe Stabilität aus. AEL-Elektrolyseure hingegen verfügen über poröse Membranen, die als semipermeable Barrieren zwischen Anode und Kathode fungieren, während Ionen hindurchfließen. Die Unterschiede zwischen den Elektrolyseurtypen betreffen Kosten, Effizienz und Herstellungsverfahren, die jeweils auch von der Lieferkette und der Verfügbarkeit von Produktionsstätten beeinflusst werden können.

Grüner Wasserstoff, die hochwertigste Wasserstoffquelle für Brennstoffzellen, ist deutlich teurer als weniger reine Alternativen. Um jedoch die höchsten Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und die größten Auswirkungen und Vorteile der Dekarbonisierung zu erzielen, ist grüner Wasserstoff der effektivste Weg in die Zukunft.

A Multifaceted Hydrogen Market – SOFCs, PEMs, and Green Hydrogen with IDTechEx

Stationary fuel cells and green hydrogen production have been two main points of interest under the hydrogen umbrella, with the rise of decarbonization and sustainable energy trends making way for innovations within the renewable energy sector. IDTechEx’s portfolio dedicated to Hydrogen Research Reports provides multifaceted research into technologies, materials, and potential uptake of hydrogen technologies, and the latest developments within the sector.

Stationary fuel cells and SOFCs

Fuels cells are a means of power generation gaining attention as a result of their decarbonization promises and ability to be used across sectors ranging from automotives in fuel cell electric vehicles (FCEVs) to backup power systems for data centers or other commercial sites.

Stationary fuel cells operate from a fixed place either permanently or as a semi-mobile power source and can provide relief and energy security where grid instability may be occurring.

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are one of the favored options for stationary applications, with the ability to operate with a high-power output, having flexibility where fuel is concerned, and having combined heat and power efficiency. As a result of SOFCs have high operating temperatures, they are more suited to continuous operations such as commercial and industrial power, utilities, and residential applications. However, IDTechEx reports that low temperature SOFCs are currently under development in the pursuit of ensuring risks of cell component degradation is avoided and lowering start up times.

Alternatives to SOFCs for stationary applications are outlined in the latest report, “Stationary Fuel Cell Markets 2025-2035: Technologies, Players & Forecasts”. They include alkaline fuel cells (AFCs) and molten carbonate fuel cells (MCFCs), which despite their respective benefits of having quick start up times and an ability to internally reform fuels, are subject to multiple drawbacks and lower efficiencies.

PEM fuel cells for automotives

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) are one of the most popular and sought after types, with low operating temperatures, fast startup times, and quick responses to changes occurring within the grid. PEMFCs use high quality hydrogen to lower risks associated with carbon monoxide. However, the greater costs associated with PEMFCs than that of lower grade hydrogen, and a lack of hydrogen infrastructure, reduces the feasibility of widespread adoption. IDTechEx also states that platinum metal used as a catalyst induces additional costs, currently making uptake even more exclusive and limiting the potential growth of applications.

Passenger cars, light commercial vehicles, trucks, city buses, trains, and ships, are all covered in IDTechEx’s report, “Materials for PEM Fuel Cells 2026-2036: Technologies, Markets, Players”, as some of the potential use cases for PEMFCs. The report covers each stage of PEMFC production, including manufacturers, component and material suppliers, OEMs, and processing specialists.

Sustainable hydrogen and its electrolysis production

Green hydrogen is a popular topic of conversation within the hydrogen sector and is drawing attention based on its name being tied to clear sustainability motivations.

The creation of hydrogen requires electrolysis, and IDTechEx’s report, “Materials for Green Hydrogen Production 2026-2036: Technologies, Players, Forecasts”, covers different types of electrolyzers including the alkaline water electrolyzer (AEL), proton exchange membrane electrolyzer (PEMEL), anion exchange membrane electrolyzer (AEMEL), and solid oxide electrolyzer cell (SOEC). They each have varying electrochemistries and can be categorized by their individual components and specific material uses.

PEMELs work by allowing the selective, high conduction of protons between the cathode and anode as a result of the use of multilayer structures. They also have low gas permeability, low membrane thickness, and strong stability. AEL on the other hand have porous diaphragms that act as semipermeable barriers to separate the anode and cathode while ions travel through. The differences in electrolyzer types see cost, efficiency, and manufacturing differentiations, each of which may also be influenced by the supply chain and accessibility of manufacturing.

Green hydrogen as the most premium source of hydrogen for use within fuel cells is priced at a much greater cost than less pure alternatives. However, to achieve the greatest sustainability claims and to see the largest effects and rewards of decarbonization, green hydrogen will be the most effective way forward.

For more information on all aspects of the fast-growing hydrogen market, visit IDTechEx’s portfolio of Hydrogen Research Reports.

About IDTechEx 

IDTechEx provides trusted independent research on emerging technologies and their markets. Since 1999, we have been helping our clients to understand new technologies, their supply chains, market requirements, opportunities and forecasts. For more information, contact research@IDTechEx.com or visit www.IDTechEx.com. 

PR: IDTechEx 

PB: Ten-year global sensor market forecast (2026-2036), segmented by sensor technology. Source: IDTechEx.