Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »HyInnoCells«
Poröse Schichten spielen eine wichtige Rolle in Elektrolyseuren, denn sie regeln nicht nur den Stofftransport zu und von der Ionenaustauschmembran, an der die Katalyse stattfindet. Sie stellen gleichzeitig auch die elektrische Leitfähigkeit sicher, damit die Ladungsträger zur katalytisch aktiven Grenzschicht gelangen. Daher müssen die porösen Transportstrukturen (PTL) einerseits dauerhaft durchlässig sein, um den Stofftransport durch die Hülle zu gewährleisten. Andererseits ist jedoch eine ausreichende mechanische Stabilität notwendig, um die inneren Membranen in der Einbausituation ausreichend zu stützen. Gefügte Sandwichstrukturen mit ausreichender Verstärkung können solch hohen Anforderungen in den Zellen an Korrosion und Biegesteifigkeit gerecht werden.
Im Forschungsprojekt »HyInnoCells« arbeite das Fraunhofer IPT gemeinsam mit neun Partnern an den Technologien zur Herstellung solcher Sandwichstrukturen. Bei der Herstellung der Sandwichmaterialien sollen poröse Schichten mit Beschichtungen zum Einsatz kommen, die vor Korrosion schützen und Kontaktwiderstände verringern. Ein wichtiges Projektziel ist es, die Technik zum Fügen der verschiedenen Schichten in der Sandwichstruktur bereitzustellen.
Dafür erarbeitet und bewertet das Fraunhofer IPT Konzepte zur Skalierung und Verknüpfung der PTL-Fertigungstechnologien. Kontinuierliche Ansätze wie Rolle-zu-Rolle-Verfahren werden bewertet und gemeinsam mit den Konsortialpartnern erprobt. Eine techno-ökonomische Bewertung der PTL-Fertigungslinien dient dazu, die Einsatztauglichkeit der neuen Technologien realistisch zu beurteilen.
Eine wichtige Herausforderung ist es auch, den Einsatz von Edelmetallen zu verringern, um die hohen Fertigungskosten für Elektrolyseure zu senken. Die Projektpartner erforschen dafür edelmetallfreie Alternativen, die sich sowohl für die Substrate als auch für die Beschichtungen eignen und den Anforderungen an Kontaktwiderstand, Korrosionsbeständigkeit und gegebenenfalls katalytische Aktivität gerecht werden.
Konsortium
- Koordinator: RWTH Aachen University – Lehrstuhl für Digital Additive Production (DAP), Aachen
- Forschungszentrum Jülich GmbH – Institut für Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren, Jülich
- Forschungszentrum Jülich GmbH – Institut für Elektrochemische Verfahrenstechnik, Jülich
- RWTH Aachen University – Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM), Aachen
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
- Precors GmbH, Jülich
- Bender GmbH, Mönchengladbach
- Melicon GmbH, Hückelhoven
- GKN Sinter Metals Filters GmbH, Radevormwald
- Sigma Materials GmbH (assoziierter Partner), Erkrath
Projektträger
PTJ Projektträger Jülich
Projektförderung
Das Forschungsprojekt »HyInnoCells – Flexible Produktion elektrochemischer Zellen« wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Förderkennzeichen: 03ZU1115JB