Ziel der Elektrolyseur-Entwicklung ist, innovative, nachhaltige, hocheffiziente und Kosten-effiziente Elektrolyseure zu entwickeln, die nach Möglichkeit reversibel (d.h. auch als Brennstoff-Zelle) betrieben werden können. Nachhaltige und kosteneffiziente Elektrolyseure sollten nach Möglichkeit ohne seltene Erd-Materialien wie Iridium auskommen. Diese Forderung bedingt einen vorläufigen Fokus auf die Anion-Exchange-Membrane Technologie.

Die Entwicklungen an der Fakultät für Maschinenbau fokussieren auf die Schritte:

  1. Komponenten-Entwicklung an den Elementen: Membran, Katalysator, Beschichtung, Gas-Diffusionsschicht, Flow Field, Dichtung. Relevante Arbeiten sind z.B. Material- und Konstruktions-Entwicklung und Tests, mechanische Tests und Analysen, Beschichtungs- und Dichtungs-Konzepte, elektrochemische Charakterisierung.
  2. Tests an Einzel-Zellen und Klein-Stacks: Halbzellenversuche, Massentransport-analyse, Impedanz-Spektrometrie, System-Tests, Dichtheit, Kompressions-Einfluss, Zyklen-Beständigkeit
  3. Fertigungstechnologie („design for manufacturing“) für kostengünstige automatisierte Massenfertigung.
  4. Tests an Stacks mit industrieller Zellfläche: Analyse von Zyklen-Beständigkeit, Stromdichteverteilung etc. Dauerbetriebstests für direkte Anwendungen in der Fertigungstechnik und Mobilität.

In den oben genannten Schritten werden durch intra- und inter-fakultäre Kooperationen eine Vielzahl von Instituten und Forschungsbereichen an der Fakultät für Maschinenbau und Technische Chemie eingebunden.

Prozess Schema

Abbildung 1: Prozess Schema

Forschungsziele

  • Elektrolyseur zur Erzeugung von Synthesegas aus CO2-haltigem Rauchgas
  • Innovativer Wasserstoff-Elektrolyseur in AEM-Technologie
  • Anwendungstests in Fertigungstechnik und Mobilität (i.e. interfakultäre Zusammenarbeit am Standort „Science Center)
  • Elektrolyse-Technologie zur Wasserstoff-Speicherung in Form von Ammoniak
  • Reversibel arbeitende Elektolyseure, die auch für Brennstoffzellenbetrieb geeignet sind.

Hardware

  • Zwei Prüfstände mit je maximal 20kW Leistung, geeignet zum Test von Modulen, Einzel-Zellen und Stacks (siehe Abbildung unten).
  • Extensive Fertigungskapazitäten an der Fakultät für Maschinenbau und Analyse-Technologien an der Fakultät für Technische Chemie.
Prüfstand mit 20 kW Leistung
Prüfstand mit 20 kW Leistung

Forschungsprojekte