Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hocheffiziente und kostengünstige Wasserstoffproduktion durch alkalische Membran Wasser Elektrolyse: Korrosive und galvanische Abscheidung edelmetallfreier Katalysatorschichten zur Herstellung von Elektroden für Membran-Elektroden-Einheiten

Die Elektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff aus regenerativen Quellen zeichnet sich deutlich als Schlüsseltechnologie für den Aufbau eines nachhaltigen und flexiblen Energiesystems ab. Das Ziel zukünftig zu entwickelnder Elektrolysetechnologien besteht darin, die Kosten des Wasserstoffs zu senken durch: (i) Anwendung günstiger Materialien und Fertigungsmethoden; (ii) Erhöhung der Effizienz und Haltbarkeit. Die Alkalische Membran-Wasserelektrolyse (AEMEL) bietet die Möglichkeit, die Vorteile der PEM-Elektrolyse (hohe H2-Produktionsrate pro Elektrodenfläche, Dynamik, Hochruckbetrieb) und die der traditionellen alkalischen Elektrolyse (edelmetallfreie Katalysatoren, geringe Investitionskosten) zu kombinieren, und die genannten Anforderungen zu adressieren. Um eine zeitnahe Marktreife zu erreichen und v.a. auch kmU die Möglichkeit zu bieten an der Umsetzung dieser neuen Technologie zu partizipieren, müssen bereits bei der Komponentenentwicklung Fertigungsmethoden im Vordergrund stehen, die ohne hohes Investitionsrisiko industriell umgesetzt werden können.

Im Rahmen dieses Projektes werden mithilfe der elektrochemischen Abscheidung (galvanisch und korrosiv) auf Basis von katalytisch aktiven Nichtedelmetallen (z.B. Ni, Fe, Mo) sowie Hydroxiden hochaktive, langlebige und kostengünstige industrierelevante Anoden und Kathoden für die AEMEL entwickelt, die eine Steigerung der Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit bei reduzierten Material- und Fertigungskosten ermöglichen. Die Nutzbarkeit dieser Elektroden für den Elektrolysebetrieb wird in Laborzellen (≤ 25 cm2) getestet, die Skalierbarkeit wird bis zu einer industriell relevanten Elektrodenfläche von 200 cm2 experimentell validiert. Durch die Nutzung bereits etablierter Technologien und Fertigungsmethoden soll das Forschungsvorhaben die Grundlage für die Entwicklung eines industriellen Produktes liefern. Dies kann für entsprechend spezialisierte kmU eine zukunftsweisende Erweiterung des Produkt-Portfolios darstellen.