2016-09-01  –  2020-06-30

829.028,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) - Institutsteil Dresden, Dresden, Sachsen

03ET6063A

Wasserstofferzeugung - Elektrolyse - alkalisch [EA2722]

01162384/1  –  AEL3D

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI3)

Energie

Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen neuartige poröse dreidimensionale Elektrodenmaterialien entwickelt, anwendungsbezogen charakterisiert und auf ihre Eignung als hocheffiziente und hochleistungsfähige Elektrodenwerkstoffe für die alkalische Elektrolyse praxisnah untersucht werden. Dabei soll neben der Erforschung der elektrokatalytischen und strömungstechnischen Eigenschaften dieser Werkstoffklasse auch die Entwicklung innovativer, durchströmbarer Elektrodenformen und Zellarchitekturen mit dem Ziel einbezogen werden, einerseits die effektiven Stromdichten unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich zu erhöhen und andererseits durch gezielte Gasabfuhr durch die poröse Elektrodenstruktur hindurch die störenden Einflüsse der entstehenden Gase zu reduzieren, die üblicherweise im Zwischenraum zwischen traditioneller Flachelektrode und Membran bzw. Diaphragma auftreten. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und –strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m² sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.