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Eine Wasserstoffanlage mit einer Leistung von einem Gigawatt klingt zunächst nach einem Energie- und Infrastrukturprojekt. Bei bestimmten Elektrolyseuren ist sie jedoch zugleich ein Rohstoffprojekt: Nach einer Technologieanalyse des US-Energieministeriums benötigen heutige PEM-Elektrolyseure ungefähr 0,5 bis 0,8 Gramm Iridium je Kilowatt Leistung.
Auf ein Gigawatt hochgerechnet entspricht das 500 bis 800 Kilogramm Iridium. Damit hängt der Ausbau einer wichtigen Wasserstofftechnologie teilweise von einem der seltensten Metalle der Welt ab.
Der Engpass bedeutet nicht, dass sich PEM-Elektrolyseure nicht großflächig einsetzen lassen. Die Hersteller verringern den Materialbedarf, entwickeln Recyclingverfahren und arbeiten an alternativen Katalysatoren. Die Zahlen zeigen jedoch, dass sich der Wettbewerb im Wasserstoffmarkt nicht allein über Effizienz und Produktionskosten entscheidet. Auch die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe prägt die Technologieauswahl.
Warum PEM-Elektrolyseure Iridium benötigen
PEM steht für Proton Exchange Membrane. Die Technologie spaltet Wasser mithilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Sie reagiert schnell auf schwankende Strommengen, erreicht eine hohe Leistungsdichte und produziert Wasserstoff bereits bei erhöhtem Druck. Damit eignet sie sich grundsätzlich gut für die Kombination mit Wind- und Solarenergie.
Im Inneren des Elektrolyseurs herrschen allerdings stark saure und oxidative Bedingungen. Nur wenige Materialien bleiben unter diesen Bedingungen dauerhaft stabil. Auf der Sauerstoffseite kommt deshalb häufig Iridiumoxid als Katalysator zum Einsatz.
Iridium gehört zur Gruppe der Platinmetalle und entsteht überwiegend als Nebenprodukt anderer Bergbauaktivitäten. Die Produktion lässt sich daher nicht beliebig erhöhen, nur weil die Wasserstoffindustrie mehr Material benötigt. Zusätzlich konzentriert sich die Lieferkette auf wenige Förderländer.
ITM Power reduziert den Materialeinsatz
ITM Power (ISIN: GB00B0130H42) entwickelt und produziert PEM-Elektrolyseure. Das britische Unternehmen verfolgt den Ansatz, die technischen Vorteile der Technologie zu erhalten und gleichzeitig immer weniger Edelmetall einzusetzen.
Im November 2024 meldete ITM Power eine weitere Reduktion der Iridiumbeladung um 40%, ohne dass sich Leistung oder Lebensdauer der getesteten Stacks verschlechtert hätten. Bereits in den Jahren zuvor hatte das Unternehmen den Materialeinsatz nach eigenen Angaben um mehr als 80% gesenkt. Parallel arbeitet ITM an Verfahren, um Katalysatormaterialien zurückzugewinnen und erneut einzusetzen.
Im Jahr 2026 erhielt das Unternehmen ein Finanzierungs- und Beteiligungspaket von insgesamt 86,5 Mio. britischen Pfund. Damit soll unter anderem eine automatisierte Produktionslinie mit einer Jahreskapazität von einem Gigawatt für die nächste Stack-Generation Chronos entstehen.
ITM zeigt damit, wie die etablierte Technologie auf den Rohstoffengpass reagiert: nicht durch den Verzicht auf PEM, sondern durch geringere Materialmengen, verbesserte Konstruktionen und Kreislaufführung.
thyssenkrupp nucera wählt eine andere Elektrolyse
thyssenkrupp nucera (ISIN: DE000NCA0001) setzt schwerpunktmäßig auf alkalische Wasserelektrolyse. Das Verfahren verwendet eine alkalische Lösung und basiert bei den Elektroden weitgehend auf deutlich besser verfügbaren Materialien wie Nickel. Iridium spielt in diesem System nicht dieselbe zentrale Rolle wie in einem PEM-Elektrolyseur.
Die alkalische Elektrolyse ist seit Jahrzehnten industriell erprobt und lässt sich mit standardisierten Modulen hochskalieren. Im März 2026 erhielt thyssenkrupp nucera beispielsweise einen Auftrag für ein 300-Megawatt-Projekt des spanischen Energiekonzerns Moeve. Geliefert werden sollen 15 standardisierte Module mit jeweils 20 Megawatt Leistung.
Auch dieser Weg besitzt Nachteile. Alkalische Systeme benötigen zusätzlichen Anlagenraum, arbeiten mit einem flüssigen Elektrolyten und galten lange als weniger flexibel bei stark schwankender Stromzufuhr. Hersteller entwickeln ihre Systeme jedoch weiter. thyssenkrupp nucera gibt für seine aktuellen 20-Megawatt-Module einen Betriebsbereich zwischen 10 und 100% der Leistung an.
Der Vergleich zeigt, dass es nicht den einen idealen Elektrolyseur gibt. PEM punktet mit Dynamik und kompakter Bauweise, benötigt aber kritische Katalysatormaterialien. Alkalische Systeme nutzen besser verfügbare Rohstoffe und sind industriell etabliert, stellen dafür andere Anforderungen an den Anlagenbetrieb.
Sparc Hydrogen überspringt den Elektrolyseur
Sparc Technologies verfolgt mit Sparc Hydrogen einen grundlegend anderen Ansatz. Bei der photokatalytischen Wasserspaltung soll Sonnenlicht unmittelbar eine chemische Reaktion im Wasser auslösen. Ein klassischer Elektrolyseur und die dafür benötigte elektrische Infrastruktur entfallen.
Der von Sparc Hydrogen entwickelte Reaktor bündelt Sonnenlicht und richtet es auf einen Photokatalysator. Dieser nimmt die Lichtenergie auf und unterstützt die Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Im Dezember 2025 erreichte die Pilotanlage in Roseworthy erstmals eine anhaltende Wasserstoffproduktion unter konzentrierten Solarbedingungen. Seitdem dient sie dazu, unterschiedliche Reaktoren, Betriebsbedingungen und Photokatalysatoren außerhalb des Labors zu untersuchen.
Damit umgeht das Verfahren die direkte Abhängigkeit von einem iridiumhaltigen PEM-Stack. Das bedeutet allerdings nicht, dass die Technologie ohne anspruchsvolle Materialien auskommt. Auch Photokatalysatoren müssen effizient, langlebig, bezahlbar und in großen Mengen verfügbar sein. Welche Materialkombination sich für eine spätere kommerzielle Anlage durchsetzt, ist noch offen.
Hinzu kommt der derzeitige Entwicklungsabstand. PEM- und alkalische Elektrolyseure werden bereits in Projekten mit hunderten Megawatt eingesetzt. Sparc Hydrogen arbeitet dagegen auf Pilotebene und muss insbesondere Wirkungsgrad, Haltbarkeit und Skalierbarkeit belegen.
Der Rohstoffbedarf entscheidet über die Gewinner mit
Der Wasserstoffmarkt wird häufig auf eine einzige Kennzahl reduziert: die Kosten je Kilogramm. Die Iridiumfrage zeigt, warum diese Betrachtung nicht ausreicht. Eine Technologie muss nicht nur effizient arbeiten, sondern sich auch mit belastbaren Lieferketten millionenfach herstellen lassen.
ITM Power versucht, den Iridiumbedarf der PEM-Technologie drastisch zu senken. thyssenkrupp nucera setzt auf eine alkalische Alternative mit besser verfügbaren Materialien. Sparc Hydrogen geht noch einen Schritt weiter und will den Elektrolyseur vollständig aus dem Produktionsweg entfernen.
Welcher Ansatz langfristig die niedrigsten Gesamtkosten erreicht, ist offen. Für Sparc liegt darin zugleich die eigentliche Chance seiner Wasserstofftechnologie. Das Unternehmen tritt nicht mit einem weiteren Elektrolyseur gegen etablierte Hersteller an. Es testet eine grundsätzlich andere Anlagenarchitektur - in einem Markt, in dem 500 bis 800 Kilogramm eines seltenen Metalls pro Gigawatt zeigen, dass selbst kleine Materialmengen zu einem großen strategischen Thema werden können.
Quellen:
https://www.energy.gov/sites/default/files/2024-12/hydrogen-shot-water-electrolysis-technology-assessment.pdf
https://itm-power.com/news/breakthrough-in-iridium-reduction
https://itm-power.com/news/award-of-pound46.5m-desnz-grant
https://www.thyssenkrupp-nucera.com/newsroom/stories-press-releases/thyssenkrupp-nucera-supplies-electrolyzers-for-moeve-to-build-southern-europes-largest-green-hydrogen-project
https://clients3.weblink.com.au/pdf/SPN/03033670.pdf
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