FeNCyPEM

FeNCy-PEM

Herstellung und Einsatz von edelmetallfreien Fe-N-C-Katalysatoren: Entwicklung eines kontinuierlichen skalierbaren Produktionsprozesses und Integration in die Fertigung und die Anwendung der PEM-Brennstoffzellen-Technologie

Innovationswettbewerb Industrie.in.NRW

Förderkennzeichen IN-WP-3-004a

Status & Laufzeit

Bewilligt 01.12.2025 bis 30.11.2028

beteilgte Partner:

• Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. (IUTA), Duisburg
• IPLAS GmbH, Troisdorf
• Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH (ZBT), Duisburg
• Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen (WHS), Gelsenkirchen
• Laufenberg GmbH, Krefeld
• ProPuls GmbH, Gelsenkirchen (assoziiert)

Zusammenfassung

Bis zum Jahr 2045 soll Deutschland Treibhausgasneutralität erreichen. Die angestrebte klimaneutrale Transformation erfordert kostengünstige Lösungen für die Gewinnung, Speicherung und Nutzung von Wasserstoff. Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) spielen in der Wasserstofftechnologie eine Schlüsselrolle. Insbesondere aufgrund der Verwendung von Platin als Katalysator entstehen hohe Kosten und eine Abhängigkeit von zuliefernden Drittländern. Um die nachhaltige Marktdurchdringung von PEMFC zu ermöglichen muss der Platinanteil verringert oder dieser durch kostengünstigere Alternativen ersetzt werden. Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff (Fe-N-C) Materialien zeigen in Laborexperimenten, dass sie das Potential besitzen als Katalysator für PEMFCs zu fungieren. FenCy-PEM entwickelt und optimiert einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung und Einsatz dieser Materialien im Pilotmaßstab.

Am IUTA wird der Einbau von Fe-N-Verbindungen in Graphen mittels eines Plasmaprozesses in der Gasphase umgesetzt und ermöglicht die Herstellung des Katalysators und Trägers in einem Schritt. Das erzeugte Fe-N-C-Material wird zunächst zu einer Tinte prozessiert und anschließend mittels skalierbarem Rolle-zu-Rolle Verfahren zu Kathoden/Membranen weiterverarbeitet. Im Anschluss wird das fertige Produkt hinsichtlich Leistung und Haltbarkeit geprüft. Nach positivem Ausgang dieser Prüfung stehen Partnerunternehmen bereit, vollständige Brennstoffzellensysteme daraus herzustellen und die Wertschöpfungskette zu schließen.

In dem Projektansatz FeNCy-PEM wird Graphen durch die Dotierung mit Fe und N hingegen in ein katalytisch aktives Material umgewandelt, welches als Pt-freier Kathodenkatalysator fungieren und die kostenintensiven Pt/C-Katalysatoren perspektivisch ersetzen soll. Dazu wird sowohl die skalierbare Fertigung der innovativen Graphen-basierten Fe-N-C-Katalysatoren als auch eine auf dieses Material zugeschnittene Elektroden- und MEA-Fertigung in dem Projektansatz behandelt.

Förderhinweis

Das Projekt »FeNCy-PEM-Herstellung und Einsatz von edelmetallfreien Fe-N-C-Katalysatoren: Entwicklung eines kontinuierlichen skalierbaren Produktionsprozesses und Integration in die Fertigung und die Anwendung der PEM-Brennstoffzellen-Technologie « wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen im Rahmen des EFRE/JTF-Programms NRW 2021 – 2027 gefördert. Förderkennzeichen: EFRE-20801377