Verbundvorhaben: LPBFCells - Steigerung der Effizienz und Lebensdauer von Elektrolysezellen durch funktionsintegrierte, additiv gefertigte Zellbauteile – Teilvorhaben: Betrachtung und Korrektur der Auswirkungen der additiv gefertigten Zelle im Serienfertigungsprozess
Zeitraum
2025-10-01 – 2028-09-30
Bewilligte Summe
179.960,65 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3124D
Leistungsplansystematik
Wasserstofferzeugung - Elektrolyse - PEM [EA2721]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE.IIC2)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)
Förderprogramm
Energie
Um den für die klimaneutrale Transformation von Industrie und Verkehr benötigten Wasserstoff wirtschaftlich und in ausreichender Menge herstellen zu können sind Elektrolysezellen mit einer hohen Effizienz und Lebensdauer notwendig. Zellen auf Basis von Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM) werden für diese Aufgabe aufgrund des guten Lastwechselverhaltens und der großen Stromdichte als besonders geeignet angesehen. Die Medienversorgung in der Zelle wird durch die Bipolarplatte (BPP) und die poröse Transportschicht (PTL) ermöglicht, welche die BPP mit der Membran verbindet. Aufgrund der Schichtaufbaus dieser Zellbauteile aus mehreren Komponenten ergeben sich Beschränkungen bezüglich der Optimierung von thermischer und elektrischer Kontaktierung, des Stofftransportes und der nachhaltigen Fertigung. Um die Effizienz und Lebensdauer von PEMEL-Zellen zu steigern und den Montageaufwand zu reduzieren, ist die wesentliche Kerninnovation dieses Vorhabens das konsequent funktionsoptimierte monolithische Design von BPP und PTL in einer vollmetallischen Komponente und deren Realisierung durch das PBF-LB/M-Verfahren. Im Rahmen dieses Vorhabens wird eine umfassende Analyse der Herausforderungen durchgeführt, die sich aus der Integration additiv gefertigter Zellen in den Serienfertigungsprozess ergeben. Im Fokus stehen mögliche Verformungen und Verunreinigungen, die während der Herstellung auftreten können, sowie die Frage, wie diese Abweichungen im Serienprozess erkannt, ausgeglichen und dauerhaft vermieden werden können. Gleichzeitig wird untersucht, welche Prozesse mit vertretbarem Kostenaufwand skalierbar sind, um eine wirtschaftliche Produktion im größeren Maßstab zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk liegt darauf, ob die durch additive Fertigung entstandene Oberflächenstruktur das Verhalten der Zellen im Stapel- und Transportprozess beeinflusst. Ziel ist es, sowohl die Produktionsprozesse zu optimieren als auch mögliche Risiken frühzeitig zu identifizieren und zu beheben.