AiF-FV-Nummer 19526 BG

Entwicklung poröser papiertechnisch hergestellter Titan-Stromverteiler für die PEM-Elektrolyse


Status & Laufzeit

Laufend: 01.05.2017 bis 31.10.2020

Forschungsstellen

Zusammenfassung

In diesem Projekt sollen Stromverteiler entwickelt werden, die über die Verwendung eines papiertechnischen Prozesses mit deutlich günstigeren Produktionskosten herstellbar sind als bisherige Lösungen. Eine erste Abschätzung zeigt ein Kostenreduktionspotential für den Elektrolyseur von ca. 20 % im Vergleich zum Einsatz herkömmlicher Titansinterkörper. Ferner könnten die neuen Strukturen durch ihre Morphologie und ihre geringere Materialstärke zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Elektrolyseurs beitragen. Um diese Ziele zu erreichen, werden neben den für die Papierherstellung notwendigen Materialien im Wesentlichen zellulosebasierte Faserstoffe, Titanhydridpulver in den Papierwerkstoff eingebunden. Die Zellulosefasern und sonstigen Zuschlagstoffe werden vom Metallpulver umhüllt und können so gezielt dazu genutzt werden, unterschiedliche Porenformen und –größen sowie Gesamt-Porositäten einzustellen. In einem anschließenden Sinterprozess werden alle organischen Bestandteile (zellulosische Fasermatrix) entfernt und das Metallpulver versintert, so dass eine rein metallische Struktur entsteht. Im Detail sollen hochgradig mit Titanhydrid angereicherte flächige Sinter-Grünkörper über den Papierprozess hergestellt, durch Sintern in Titan-Werkstoffe mit definierter und gut reproduzierbarer Porosität überführt, diese strömungsmechanisch und elektrochemisch analysiert und deren Herstellparameter auf Basis der Analyseergebnisse optimiert werden. Der Nutzen für KMU liegt in den Bereichen neuer und höherwertiger Produktoptionen für metall-gefüllte Papiere, Einstieg in neue Anwenderbranchen und Marktsegmente, dem Zugang zu neuen Sintertechnologien für (poröse) Titanwerkstoffe, Anwendung eines neuartigen Stromverteiler-Materials (funktionsoptimiert) zur Steigerung der Effizienz und Reduzierung Herstellungskosten von Elektrolysezellen.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.