AiF-FV-Nummer 22423

Metallgeträgerte Membran-Elektroden-Einheiten mit Hoch-Entropie-Legierungs-Kathoden für die alkalische Polymermembran-Wasserelektrolyse


Status & Laufzeit

Ausstehend

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Für eine großtechnische Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten für die alkalische Polymermembran-Wasserelektrolyse (AEM-WE) wird ein Verfahren zur einfachen und kostengünstigen Katalysatorherstellung benötigt. Deshalb soll im Rahmen dieses Projektes ein für die Hochskalierung geeigneter, physikalischer Gasphasen-Abscheidungsprozess zur Beschichtung von porösen, strukturierten Transportlagen für die AEM-WE mit Aktivkomponenten aus edelmetallfreien Hochentropielegierungs-Materialien (HEA) erarbeitet werden. Dafür entwickelt das INP Plasmabeschichtungsprozesse für die Kathode und HEA-Dekorationen, für die die Universität Rostock HEA-Targets mittels Hochenergiekugelmahlen und Spark-Plasma-Sintern herstellt. Das ZBT entwickelt eine an diese Kathoden angepasste Membran-Elektroden-Einheit und ermöglicht durch die Charakterisierung des Elektrolyseurs im Betrieb – in Verbindung mit weiteren (elektro-) chemischen und Strukturanalysen an den drei Forschungsstellen – eine zielgerichtete Verbesserung der Kathode und der Abscheidungsprozesse. Das projektübergreifende Ziel ist die Entwicklung eines skalierbaren Prozesses für kostengünstige, effiziente Katalysatoren für die AEM-WE. Wichtige Zwischenergebnisse sind dabei: (1) eine hohe Porosität (≥ 70%) der mittels Atmosphärendruck-Plasmasprühens aufgetragene Kathode bei gleichzeitiger Langzeitstabilität; (2) die Übertragbarkeit der Stöchiometrie des HEA-Targets auf die gesputterten Dekorationen mit spezifischen Oberflächen von > 5 cm²/mg. KMUs, die im Anlagenbau oder der Beschichtung tätig sind, profitieren vom im Zuge des CatHEA-Projekts gewonnenen Prozesswissen zum Abscheiden poröser (HEA-)Schichten. Auch sind die Erkenntnisse über edelmetallfreie Kathoden direkt relevant für Hersteller von Elektrolyseuren und deren Komponenten. Nicht zuletzt werden langfristig alle KMUs, die Wasserstoff als Prozessgas oder Heizgas verwenden, Vorteile aus effizienteren, günstigeren Verfahren zur CO₂-neutralen Wasserstoffherstellung ziehen.