Verbundvorhaben: Steigerung der Effizienz und Lebensdauer von Elektrolyse- und Brennstoffzellen durch funktionsintegrierte, additiv gefertigte Zellbauteile Teilprojekt: Analytik-gestützte Integration von LPBF Erzeugnissen in PEM Elektrolysezellen.
Zeitraum
2025-10-01 – 2028-09-30
Bewilligte Summe
417.049,41 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EI3124G
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 und nutzen zu können sind Elektrolysezellen mit einer hohen Effizienz und Lebensdauer notwendig. Zellen auf Basis von Polymer-Elektrolyt-Membranen (PEM) werden aufgrund des guten Lastwechselverhaltens und der großen Stromdichte als potenziell besonders geeignet angesehen diese Anforderungen zu erfüllen. Die Medienversorgung in der Zelle wird durch die Bipolarplatte (BPP) und die poröse Transportschicht (PTL) ermöglicht, welche die BPP mit der Membran verbinden. Aufgrund der Schichtaufbaus dieser Zellbauteile aus mehreren Komponenten ergeben sich Beschränkungen bezüglich der Optimierung von der thermischen und elektrischen 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 Bipolarplatte und poröser Transportschicht in einer vollmetallischen Komponente und deren Realisierung durch additiven Fertigungsverfahren. Das ZBT bearbeitet das Teilprojekt 'Analytik-gestützte Integration von LPBF Erzeugnissen in PEM Elektrolysezellen'. Durch den Einsatz verschiedener in- und ex-situ Prüfmethoden wird hier Weg der Erschließung der 3D-Druck Technik für diese H2 Anwendung wissenschaftlich begleitet. Die Schwerpunkte liegen neben der Entwicklung einer zu den neuen Bauteilen passenden Dichtungstechnik in der nachweislichen Untersuchung relevanter zellbauteiltechnischer Funktionseigenschaften. Diese beinhalten zentral die Permeation, elektrische Kontaktierung, Korrosion, Maßhaltigkeit und die Reproduzierbarkeit. Zu diesem Zweck werden die vom Lasten- und Pflichten Heft gestützten Bauteile gelayoutet und nach dem LPBF Druck am ZBT außerhalb von Zellen vermessen und/oder in Zellen Integriert und dort betrieben.