AiF-FV-Nummer 23149

Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) auf Basis von fluorfreien Polyphenylchinoxalinen und Blendsystemen für die Anionenaustauschermembran-Wasserelektrolyse

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Ausstehend

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Die Wasserelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff zeichnet sich deutlich als Schlüsseltechnologie für den Aufbau eines nachhaltigen und flexiblen Energiesystems ab. Im hier vorgeschlagenen Projekt PolyMEA, basierend auf den Ergebnissen des Projektes „AEM-BPQ“ (21055 BG), wird die Performance und Haltbarkeit der Komponenten der alkalischen Membran-Wasserelektrolyse (AEMEL) weiter verbessert durch die Entwicklung von: (i) fluorfreien AEM (Membranen) mit höherer Leitfähigkeit und höherer Stabilität; (ii) AEM- und katalysatorkompatiblen Ionomerdispersionen auf Basis quaternisierter fluorfreier PPQ-Polymere, diese als ionenleitfähige Binder für die Katalysatorschichten; (iii) Katalysator-Ionomer-Dispersionen im Hinblick auf Anwendbarkeit im Beschichtungsprozess und auf Performance; (iv) MEAs durch Integration der neuartigen AEMs und Ionomere mit Nichtedelmetallkatalysatoren; (v) Erarbeitung von Betriebsbedingungen zur Steigerung der Performance und der Haltbarkeit der neu entwickelten MEAs durch adaptives Variieren der Betriebsparameter. In Summe zielt das hier vorgestellte Folgeprojekt PolyMEA darauf ab, die edelmetall- und fluorfreie AEMEL-Technologie durch Verbesserung der elektrochemischen Komponenten, Schichten und MEAs im Hinblick auf Performance, Kosten und Haltbarkeit deutlich weiterzuentwickeln. Sowohl die Synthese der Monomere, der Polymere als auch die Herstellung von Katalysator-Dispersionen ist für kmU von großem Interesse, da sie über Auftragssynthesen und Produktion von Feinrezepturen ihr bisheriges Produktportfolio erweitern können. Zudem existieren in Deutschland mehrere kmU mit großem Know-how im Bereich der Herstellung von Membranen, CCMs und MEAs. Zusätzlich profitieren kmU, die Stacks, Baugruppen und Systemkomponenten für Elektrolyseure herstellen. Im Endeffekt profitieren alle Protagonisten der zukünftigen Wasserstoff-Wirtschaft, die auf umweltfreundlicher (fluorfreier) und ressourcenschonender (edelmetallfreier) Elektrolyse aufbauen sollte.