Verbundvorhaben: Steigerung der Effizienz und Lebensdauer von Elektrolysezel-len durch funktionsintegrierte, additiv gefertigte Zellbauteile – Teilvorhaben: Implementierung und Validierung im industriellen Maßstab
Zeitraum
2025-10-01 – 2028-09-30
Bewilligte Summe
274.491,62 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3124A
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. Die iGas bildet als Endanwender den Ausgangspunkt für die Definition der Anforderungen an die zu entwickelnde Komponente. Die iGas stellt ihr Wissen bezüglich der Anforderungen an die Komponente sowie das Handling dieser bei der Montage den Partnern bereit. Gleichzeitig wird das Know-How der Partner genutzt, um das eigene Stackdesign mithilfe der durch Additiven Fertigung gewonnenen Freiheitsgrade zu optimieren. Nach dem Up-Scaling der Fertigung, werden Voruntersuchungen durchgeführt, um das strömungstechnische Verhalten und die Druckverteilung in der iGas Zelle zu untersuchen. Die Ergebnisse können in einem iterativen vorgehen genutzt werden, um das Komponentendesign und die Fertigung zu optimieren. Der finale Entwicklungsstand wird in einen 5-Zeller der iGas integriert und elektrochemisch charakterisiert. Die Ergebnisse werden genutzt, um die Entwicklung zu bewerten.