AiF-FV-Nummer 21965

Entwicklung eines inline-fähigen Verfahrens zur ressourcen- und energieeffizienten Herstellung dünner Funktionsschichten für die nächste SOFC-Brennstoffzellengeneration


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Ausstehend

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Im Rahmen des Klimawandels und der Energiewende steigt das Interesse an der Nutzung von Wasserstoff als Energieträger. Entscheidend dafür ist die gesamte Kette von der Erzeugung, der Speicherung und Verteilung bis zur Rückwandlung in Nutzenergie durch unterschiedliche Technologien. Hochtemperatur-Brennstoffzellen auf Basis von oxidkeramischen Werkstoffen SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) zeigen den besten Wirkungsgrad aller zur Verfügung stehenden Brennstoffzellen. Allerdings unterliegt diese Technologie heute noch Einschränkungen, wie z.B. unzureichender Zyklenfestigkeit, langer Startzeit und hohen Fertigungskosten. Dadurch ist ihre Verbreitung limitiert. Im Rahmen des geplanten Vorhabens des Zentrums für Brennstoffzellentechnik (ZBT), des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik 2 der RWTH Aachen (IWE) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) sollen wesentliche Grundlagen schaffen, um diese Restriktionen zu beseitigen. Durch Nutzung eines Dünnschicht-Protonenleiters als Elektrolytmaterial soll die Zyklenfestigkeit im Vergleich zum Stand der Technik signifikant gesteigert werden. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung leistungsfähiger Materialsysteme sowie geeigneter Produktionsverfahren zur Herstellung einer Membran-Elektrodeneinheit (MEA) für die nächste Generation der SOFC. Materialien und Produktionsverfahren sollen dabei mit besonderem Fokus auf Inline-Fähigkeit und Skalierbarkeit ausgelegt werden, um eine zielgerichtete, massenproduktionstaugliche Produktion durch KMUs zu gewährleisten. Angesprochen werden vor allem Unternehmen, die unter Nutzung neuer Materialien und moderner Verfahrenstechnik maßgeblich an der zukunftsfähigen Technik „Brennstoffzelle“ teilhaben können: Materialherstellung, Skalierung der Präkursorensynthese, Herstellung der porösen Metallträger, Depositionstechnik, Sonderanlagenbau, Laser- und Prozessüberwachungstechnik, und Lasersystemintegratoren.