PEM-Elektrolyse

PEM-Wasserelektrolyseure werden bereits jetzt von der Industrie mit Systemleistungen von einem bis mehreren hundert Megawatt vermarktet

Den Vorteilen hoher Wirkungsgrade, hoher Stromdichten und einfacher Systemaufbauten stehen der notwendige Einsatz edler Materialien und damit verbunden relativ hohe Investitionskosten entgegen. Für die weitere Verbesserung der Technologie sind daher z.B. Forschungstätigkeiten zu Materialien und Komponenten sowie zur Degradationsanalyse und Lebensdauervorhersage erforderlich.

Materialien und Komponenten

Wir entwickeln und evaluieren Zellkomponenten, Katalysatoren und Membranen für die Polymer-Elektrolyt-Membran Wasserelektrolyse (PEM-WE).

Da für den langlebigen Betrieb von PEM-Elektrolyseuren momentan anodenseitig hauptsächlich Iridium-Katalysatoren verwendet werden und diese sehr teuer sind, kommt es auf eine möglichst optimale Ausnutzung des Materials in der Beschichtung an. Daher liegt ein Fokus unserer Arbeit auf der Entwicklung und Optimierung von Katalysatorbeschichtungen der Membran.

Zur Herstellung der Dispersionen stehen uns eine Sonotrode und verschiedene Rotor-Stator-Mischer zur Verfügung. Membranen können wir mittels Ultraschallsprühverfahren oder mit einem Rakel beschichten (Direkt-Membran und Dekalverfahren). Neben der ex-situ Analytik durch REM, XRF und Konfokalmikroskopie sind wir in der Lage, diverse elektrochemische Untersuchungen im Labormaßstab bis 25 cm² durchzuführen.

Das können wir für Sie tun

Herstellung von katalysatorbeschichteten Membranen oder porösen Transportlagen mit Ihrem Material
Elektrochemische Charakterisierung von katalysatorbeschichteten Materialien in Testzellen bis 25 cm² nach abgesprochenen Testprotokollen
Strukturaufklärung der Materialien (Morphologie, REM, optische Verfahren)
Beratung zu Materialauswahl und Komponenten für PEM-WE Zellen

Darüber hinaus bietet Ihnen das ZBT umfassende Analyse- und Charakterisierungsmöglichkeiten für weitere Komponenten von Elektrolysezellen und -stapel an.

Ihre Kontaktperson

Gruppenleiter

Sebastian Hirt

+49 203 7598-4285

s.hirt@zbt.de

Test und Degradationsanalyse

Für den industriellen Einsatz von Elektrolyseuren ist ein sicherer und vorhersagbarer Betrieb entscheidend. Dafür betreiben wir Test und Degradationsanalyse Teststände für PEM-Elektrolysezellen und -stapel, und arbeitet an der Methodenentwicklung zur In-situ-Degradationsanalyse. Unsere Testmöglichkeiten reichen von kleinen Elektrolysezellen mit 5 cm² Zellfläche bis zu Testständen für Stapelprototypen mit 500 cm² und 2000 A.

Mann steht an Elektrolyse-Teststand, den er über einen Computer steuert.

Für die Degradationsanalyse werden die Zustände des Elektrolyseurs und der verfahrenstechnischen Systemkomponenten permanent überwacht und auf Basis dieses Gesamtsystems Zustandsanalysen durchgeführt und Zustandsvorhersagen getroffen. Dabei greifen wir auf die langjährige Erfahrung im Elektrolysebetrieb und moderne Methoden des Machine Learning zurück. Die numerischen Modelle werden mit klassischen elektrochemischen Methoden wie Polarisationskennlinien und Impedanzspektroskopie ergänzt.

Unser Ziel ist es, anhand kleinster Veränderungen im Normalbetrieb den Elektrolyseurzustand bestimmen zu können.

Elektrolyseure auf dem ZBT-Wasserstoff-Testfeld

Das können wir für Sie tun

Kurzzeittests von Einzelzellen im 5 cm² und 25 cm² Maßstab inkl. elektrochemischer Impedanzspektroskopie
Vollautomatisierter Testbetrieb von Kurzstapeln mit bis zu 40 kW bei maximal 20 V und 2000 A und bis zu 35 bar im Differenz- oder Gleichdruckbetrieb
Unterstützung bei der Entwicklung von Testprotokollen
Unterstützung bei der Datenauswertung und Interpretation
Unterstützung bei der Entwicklung von Systemkomponenten und Sensorik

Abteilungsleiterin Elektrolyse

Dr. Natalia Levin

+49 203 7598-4282

n.levin@zbt.de