AiF-FV-Nummer 21971

Entwicklung strukturierter Metallfolien als neuartige poröse Transportschichten für die Wasserelektrolyse

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.09.2021 bis 30.11.2024

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Zur Speicherung fluktuierender, regenerativer Energie kann Wasserstoff insbesondere mittels Proton-Exchange-Membran-Wasserelektrolyse (PEMWE) mit hoher Leistungsdichte und Dynamik erzeugt werden. Die Kosten der H2-Herstellung sind zu 70% auf den Strompreis zurückzuführen. Um diese zu senken, soll eine Steigerung des Wirkungsgrads durch die Optimierung der porösen Transportschicht (porous transport layer, PTL), einer zentralen Komponente der PEMWE, erreicht werden. Es sollen Titan-Folien mit einem am LAT entwickelten, neuartigen Fertigungsprozess auf Basis der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie (UKP-LT) perforiert (Laserbohren) und die Topographie der Stegoberflächen nach CAD-Vorgaben im µm-Maßstab modelliert werden. So werden neue Parameterräume für die PTL-Gestaltung erschlossen und Designempfehlungen aus unterschiedlichen PTL-Herstellungsansätzen kombiniert. Diesen Parameterraum zu analysieren und optimale PTL-Eigenschaften zur Effizienzsteigerung zu finden, sind die Kernaufgaben für das ZBT. Dass die neuartige PTL auf kostengünstigen Folien basiert und eine kontinuierliche Herstellung ermöglicht, verspricht gegenüber den aktuellen, gesinterten PTL zusätzliche Kostenersparnisse bei der Herstellung. Die Umsetzung wird erst durch das am LAT entwickelte UKP-LT Verfahren ermöglicht, das sich durch die Werkstückbearbeitung in Flüssigkeit (statt Gasatmosphäre) auszeichnet. Dies verbessert den Wärme- und Partikelabtransport sowie die Produktqualität. Für Titan befindet sich die Prozessentwicklung erst am Anfang. Am LAT soll das Verständnis der Prozesswechselwirkungen bei der Bearbeitung von Titan aufgebaut und der Prozess weiterentwickelt werden. Als Ergebnis sollen die Anwendbarkeit des UKP-Laserverfahrens zur PTL-Herstellung verifiziert und eine optimierte PTL hergestellt werden. Davon können kmU, wie z.B. Hersteller von Lasern und Laseranlagen, Hersteller von Komponenten, von Elektrolysestapeln und von Systemen sowie Nutzer der Elektrolysesysteme bzw. des H2 profitieren.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.