Entwicklung und Erprobung eines Elektrolyseurs auf Basis der HT-PEM-Technologie
Im vom BMWi geförderten Projekt 16590 N (IGF) „Entwicklung und Erprobung eines Elektrolyseurs auf Basis der Hochtemperatur-PEM-Technologie“ hat das ZBT zusammen mit den Partnern ICVT aus Stuttgart sowie dem fem aus Schwäbisch Gmünd untersucht, ob und wie eine PEM-Elektrolyse bei Temperaturen über 100 °C und unter Zudosierung von Wasserdampf statt flüssigem Wasser mit Membranen auf PBI-Basis und selbst entwickelten Stromverteilern möglich ist.
Die Schwerpunkte lagen in der Entwicklung, Herstellung und grundlegende Charakterisierung phosphorsäuredotierter Membranen (ICVT), Entwicklung, Herstellung und Analyse von Stromverteilern für die Anodenseite (fem) sowie in der Auslegung, dem Aufbau und dem Betrieb eines Versuchsstandes mit speziell entwickelten Testzellen zur insitu-Vermessung von Einzelzellen und späterem Betrieb eines Elektrolysefunktionsmusters mit mehreren Zellen basierend auf den zuvor präparierten Membranen und Stromverteilern (ZBT).
Für die insitu-Untersuchungen, die Aufschluss über die Leistungsfähigkeit der neuen Komponenten geben sollten, wurde zunächst eine Testzelle entwickelt. Das Hauptaugenmerk lag hier auf der Materialauswahl und dem Design der Zelle. Des Weiteren wurde ein Teststand aufgebaut, welcher einen Betrieb der Testzellen bis ca. 200 °C ermöglicht, die pulsationsfrei mit überhitztem Wasserdampf von ca. 180 °C versorgt werden können. Zusätzlich lieferte das ZBT für die Testzellen kohlenstoffbasierte Elektroden, welche kathodenseitig eingesetzt wurden.
Mit den gelieferten Komponenten der Projektpartner wurden dann im ZBT Testzellen aufgebaut und im Teststand im Betrieb untersucht. Im Betrieb stellte sich heraus, dass mit den im Vorhaben entwickelten Membranen und Stromverteilern nur geringe Stromdichten erreicht werden konnten. Des Weiteren waren aufgrund der Phosphorsäureverluste der Membranen nur sehr kurze Betriebsdauern möglich.
