AiF-FV-Nummer 23065

Entwicklung der Elektrolyseur-Kernkomponente Membran-Elektroden-Anordnung auf Basis ressourceneffizienter Perowskit- und Graphenmaterialien für den breiten Ausbau der Wasserstoffproduktion mittels Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyse (PeroGraph)


Status & Laufzeit

Ausstehend

Forschungsstellen

  • Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Westfälisches Energieinstitut Arbeitsgruppe Wasserstoffenergiesysteme
    Neidenburger Str. 43, 45897 Gelsenkirchen
    http://www.energie.w-hs.de

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

Zusammenfassung

Die Umstrukturierung der Energiewirtschaft hin zum Ausbau erneuerbarer Energien und zur nachhaltigen Verwendung der natürlich vorkommenden Ressourcen benötigt Lösungen zur Speicherung, Bereitstellung und Nutzung dieser Energien. Besonders für KMU ermöglicht dieser Schritt ein großes Einstiegs- und Wachstumspotential, welches durch dieses Vorhaben unterstützt wird. Die Erzeugung von Wasserstoff aus regenerativen Energiequellen wird eine der Schlüsseltechnologien weltweit sein, um die angesprochene Umstrukturierung erfolgreich gestalten zu können. Dabei bedarf es besonders in der aktuellen dynamischen Phase dieses Prozesses eines breiten Spektrums individuell angepasster Lösungen für den dezentralen Einsatz. Insbesondere spezialisierte KMU sind prädestiniert, hier maßgeschneiderte Lösungen bedarfsgerecht anbieten zu können. Voraussetzung dafür ist, dass das unternehmerische Risiko, in diesen wachsenden Wasserstoffmarkt einzusteigen, von KMU getragen werden kann. Das Forschungsvorhaben PEROGRAPH soll helfen, den finanziellen Aufwand eines Einstiegs möglichst gering und die wirtschaftlichen Erfolgschancen möglichst hoch zu halten. Dazu wird mit der Membran-Elektroden-Anordnung direkt die Kernkomponente von Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseuren fokussiert. Zum einen werden über die Materialentwicklung unterschiedliche Graphen- und neuartige Perowskitpartikel aus Gasphasen-Syntheseprozessen als alternative Elektrodenmaterialien zur Verwendung in bekannten Strukturen untersucht, um den kostenintensiven Einsatz von edelmetall-Katalysatormaterial auf ein Minimum zu reduzieren. Zum anderen werden erstmalig die Elektrodenmaterialien aufeinander abgestimmt und damit der Elektrolyseur iterativ optimiert. Dabei finden hauptsächlich Grundmaterialien und Methoden Anwendung die in industriellen Prozessen bereits genutzt werden und so ohne hohen Aufwand und finanzielles Risiko von KMU nach erfolgreichem Abschluss des Vorhabens adaptiert werden können.