Dünnschichten CF04_4
Projektkosten: 750 T€
Laufzeit: 07/2022–06/2024
Partner:
Kurzbeschreibung:
Die Wasserelektrolyse ist eine Schlüsseltechnologie zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff unter Nutzung erneuerbarer Energien. Grüner Wasserstoff gilt als vielversprechender Energieträger für eine nachhaltige Zukunft und wird mittels Elektrolyse unter Nutzung erneuerbarer Energien hergestellt.
Im Vorhaben CF04_4 wird der innovative Ansatz zur Nutzung von Anionenaustauschmembranen für die Wasserelektrolyse (AEM-WE) verfolgt, wodurch die Vorteile von Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM-WE) und alkalischen Elektrolyseuren (AEL) kombiniert werden können. Zum einen sind keine teuren Edelmetalle zur Verhinderung von Korrosion mehr notwendig und zum anderen bedarf es keinem konzentrierten Elektrolyt, da der Ionenaustausch über eine polymerbasierte Anionenaustauschmembran stattfindet.
Das Herzstück einer AEM-WE ist die Elektrolysezelle auf Basis einer Membran-Elektrodeneinheit (MEA). Als neue, edelmetallfreie Materialklasse für die Katalysatoren eignen sich Hoch-Entropie-Legierungen (HEA). HEA sind Legierungen, die aus mindestens fünf homogen verteilten, metallischen Elementen bestehen. Daraus ergeben sich neue Eigenschaften, die insbesondere für die elektrokatalytische Aktivität genutzt werden können. Diese hohe Aktivität bei der Wasserstoffentwicklungsreaktion unter alkalischen Bedingungen verschafft den edelmetallfreien Katalysatoren neue, hochskalierbare Herstellungsverfahren, die in der Industrie angewandt werden können.
Unter Verwendung des Atmosphärendruck-Plasmasprühens wird die poröse Raney-Kathode auf Nickelbasis entwickelt. Anschließend wird die Kathode mit HEA-Partikeln dekoriert, die durch das Magnetronsputtern aus den homogen Spark Plasma gesinterten Targets abgeschieden werden. Übergreifendes Ziel des Projektes CF04_4 ist ein Funktionsmuster einer kostengünstigen edelmetallfreien hochleistungsfähigen MEA für die alkalische Wasserelektrolyse.
Aufbau und Funktionsprinzip einer Membran-Elektrodeneinheit mit strukturierten, porösen Transportlagen (PTL) auf der Kathodenseite.
