Alkalische Wasserelektrolyse mit Keramik der nächsten Generation, Teilvorhaben: Poröse Elektroden für alkalische, anspruchsvolle Bedingungen

Description: Ziele Die Zielstellung des Projekts im Rahmen der Technologieoffensive Wasserstoff ist es, die bestehende alkalische Elektrolyse (AEL) in die nächste Generation zu überführen. Die nächste Generation der AEL - AWEC++ - lässt sich durch 4 Punkte definieren. I. Stabilität bei erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen (180 Grad C, 35 bar), um höhere Stromdichten zu erreichen ( größer als 1000 mA cm 2). Dies führt zur Halbierung des CAPEX durch Steigerung der H2-Produktion bei konstanten Installationskosten. II. Ein Modernes Stack-Design, welches für hohe Leistungsklassen ( größer als 500 kW) skalierbar ist. Dessen Herzstück ist ein keramisches, plasmagespritztes MEA, sowie laminierte 3D-Gewebe-Elektroden und Laser- oder ECM-prozessierte Bipolarplatten. III. Dynamik in der Wasserstoff-Produktionsleistung, um den volatilen Erneuerbaren Energien ohne kostspielige Zwischenspeicher gerecht zu werden (500 ms). IV. Nachhaltige, automatisierungsfähige und skalierbare Herstellungs- und Prozessschritte, um größer als 150 GW an installierter Leistung langfristig umsetzen zu können. Stand der Wissenschaft und Technik In der alkalischen Elektrolyse wird Wasserstoff H2 an der Kathode und Sauerstoff O2 an der Anode aus Wasser erzeugt. Hydroxid-Ionen OH- wandern zwischen beiden durch ein Diaphragma in wässrigem Elektrolyt (35 % KOH). In der ursprünglichen Variante der alkalischen Elektrolyse (AEL) wurden an Metallplatten als Elektroden genutzt. In moderneren Verfahren sind sogenannte Zero-Gap-Anordnungen üblich, welche durch einen geringeren Elektrodenabstand ohmische Verluste verringern. Als Elektrodenmaterial werden aktuell überwiegend Nickellegierungen verwendet. Langjährige Erfahrung besitzt PACO im Bereich von Hoch- und Niedrigtemperatur-Brennstoffzellen. So entstanden abgestimmte Gewebe auf Nickel-Basis oder kostenoptimierte Spezialgewebe bei gleichbleibenden Eigenschaften in der Anwendung als 3D-Elektroden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Keramik ? Kraftwerksleistung ? Wandern ? Elektrolyt ? Sauerstoff ? Wasserstoff ? Elektrolyse ? Erneuerbare Energie ? Stand von Wissenschaft und Technik ?

Region: Hessen

Bounding boxes: 10.779° .. 10.779° x 52.01702° .. 52.01702°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Paul GmbH & Co. KG (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Porous electrodes for alkaline, demanding conditions
  Description: Objectives: The objective of the project within the hydrogen technology offensive is to transfer the existing alkaline electrolysis (AEL) into the next generation. The next generation of AEL – AWEC++ – can be defined by 4 points. I. Stability at elevated temperature and pressure conditions (180 °C, 35 bar) to achieve higher current densities (> 1000 mA cm 2). This leads to halving CAPEX by increasing H2 production at constant installation cost. II. a modern stack design scalable for high power classes (> 500 kW). Its core is a ceramic plasma sprayed MEA, as well as laminated 3D fabric electrodes and laser or ECM processed bipolar plates. III. dynamic hydrogen production power to meet volatile renewables without costly intermediate storage (500 ms). IV. sustainable, automatable and scalable manufacturing and process steps to implement > 150 GW of installed capacity in the long term. State of Science and Technology In alkaline electrolysis, hydrogen H2 is produced from water at the cathode and oxygen O2 at the anode. Hydroxide ions OH- migrate between the two through a diaphragm in aqueous electrolyte (35 % KOH). In the original version of alkaline electrolysis (AEL), metal plates were used as electrodes. In more modern processes, so-called zero-gap arrangements are common, which reduce ohmic losses by means of a smaller electrode gap. Currently, nickel alloys are predominantly used as electrode materials. PACO has many years of experience in the field of high- and low-temperature fuel cells. This has resulted in matched nickel-based meshes or cost-optimized special meshes with consistent properties in the application as 3D electrodes. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126034

Status

Aktiv

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