HyInnoCells
PEM entwickelt Prozessroute für elektrochemische Zellen mit
Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen hat sich mit zahlreichen Partnern aus der Forschung und der Industrie im Projekt „HyInnoCells“ zusammengeschlossen. Das Vorhaben ist Bestandteil des „Zukunftscluster Wasserstoff“, das vielfältige H2-Vorhaben entlang der gesamten Wertschöpfungskette vereint, um eine Wasserstoff-Modellregion zu etablieren. Ziel von „HyInnoCells“ indes ist die Entwicklung einer Prozessroute für die Herstellung und Beschichtung poröser Strukturen für elektrochemische Zellen, vor allem für Elektrolyseure zur Wasserelektrolyse. Dabei sollen zukunftsweisende Technologien wie die additive Fertigung zum Einsatz kommen.
Verantwortlich für Stofftransport und Leitfähigkeit
Poröse Schichten spielen eine bedeutsame Rolle in Elektrolyseuren, da sie den Stofftransport zu und von der Ionen-Austauschmembran regeln, an der die Katalyse stattfindet. Gleichzeitig sorgen sie für die elektrische Leitfähigkeit, um die entsprechenden Ladungsträger zur katalytisch aktiven Grenzschicht zu transportieren. Einerseits müssen die porösen Transportstrukturen daher eine Durchlässigkeit aufweisen, um einen guten Stofftransport durch die Hülle zu ermöglichen. Andererseits ist eine ausreichende mechanische Stabilität notwendig, um die inneren Membranen in der Einbausituation ausreichend zu stützen. Da diese funktionalen Schichten denen einer Brennstoffzelle ähneln, erforschen die PEM-Expertinnen und -Experten die Übertragbarkeit der Elektrolyseur-Produktion auf die Brennstoffzellenproduktion, um Synergien zwischen beiden Produktionsprozessen zu identifizieren.
Mit 3-D-Druck und „Rapid Prototyping“
Im Rahmen von „HyInnoCells“ sollen poröse Schichten entwickelt werden, die vor Korrosion schützen und Kontaktwiderstände verringern. Außerdem soll die Technik zur Fügung der verschiedenen Schichten in der Sandwichstruktur optimiert und der Einsatz von Edelmetallen zur Kostensenkung minimiert werden. Dazu erforschen die Akteure sowohl für die Substrate als auch für die Beschichtungen edelmetallfreie Alternativen, die den Anforderungen an Kontaktwiderstand, Korrosionsbeständigkeit und katalytische Aktivität gerecht werden. Die Vorteile der additiven Fertigung sollen in einem „Rapid Prototyping“-Ansatz genutzt werden, in dem zahlreiche poröse, beschichtete Strukturen aus vielversprechenden Werkstoffen und Werkstoffkombinationen in kurzer Zeit hergestellt werden, um ihre Eigenschaften zu charakterisieren. Die Strukturen mit den besten Eigenschaften sollen sich dann durch konventionelle Fertigungsverfahren in größeren Mengen herstellen lassen.
Das Projekt ist neben zahlreichen weiteren Wasserstoff-Forschungsvorhaben auch mit „HyInnoPEM“ vernetzt, an dem der Lehrstuhl PEM ebenfalls beteiligt ist.
Das Projekt
- „HyInnoCells“: Flexible Produktion elektrochemischer Zellen
Forschungsziele
- Entwicklung einer Prozessroute für die Herstellung und Beschichtung poröser Strukturen für elektrochemische Zellen
- Fertigung poröser Schichten, die vor Korrosion schützen und Kontaktwiderstände verringern
- Optimierung der Technik zur Fügung verschiedener Schichten in der Sandwichstruktur
- Minimierung des Einsatzes von Edelmetallen zur Kostenreduktion
Forschungs- und Projektpartner
PEM der RWTH Aachen
Lehrstuhl Digital Additive Production (DAP) (RWTH Aachen)
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) (Forschungszentrum Jülich)
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
Precors GmbH
Bender GmbH & Co. KG
MeliCon GmbH
GKN Sinter Metals Filters GmbH
Sigma Materials GmbH
(assoziierter Partner)
Laufzeit
- 01.10.2021 bis 30.09.2024
Projektträger
Förderkennzeichen
- 03ZU1115JA
Zuwendungsgeber