Das Projekt "AEL3D - Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserstoffelektrolyse, Teilprojekt: Zellbau und Systemtests" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Kraftwerkstechnik.Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "Zwanzig20 - HYPOS: ELKE, Teilprojekt 3: Applikation neuer Beschichtungsverfahren bei Druckelektrolyseuren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: KUMATEC Sondermaschinenbau & Kunststoffverarbeitung GmbH.Das Teilvorhabens beschäftigt sich mit der Erforschung und Erprobung kostengünstig herstellbarer Elektrodenapplikationen hoher Effizienz im eigenentwickelten Druckelektrolyseur. Die Elektroden eines alkalischen Elektrolyseurs sind entscheidend für den Wirkungsgrad des Systems und stellen gleichzeitig, nicht zuletzt wegen aufwendiger galvanischer Beschichtungsmethoden, einen Hauptkostenfaktor dar. Im Rahmen dieses Vorhabens soll zu Möglichkeiten geforscht werden, die aktiven Schichten in vergleichsweise kostengünstigen, automatisierbaren Prozessen herzustellen und durch wiederum später automatisierbare Technologien kostengünstig auf die zu erforschenden Trägerelektroden zu applizieren. Kumatec wird dazu zunächst in einer Markrecherche verfügbare Kathodenbeschichtungsverfahren eruieren und bewerten. Im Weiteren wird Kumatec die Projektpartner bei der Identifikation und Auswahl zielführender Fertigungstechnologien unterstützen. Nach Definition eines Benchmarksystems inklusive der Testprotokolle und Betriebsparameter erfolgt die Festlegung von technischen und ökonomischen Zielgrößen für die zu erforschenden neuen Elektrodenstrukturen in Form eines Lastenheftes. Anschließend folgt die Entwicklung der Trägerelektroden für die unterschiedlichen Skalierungsschritte, auf die die zu erforschenden Elektrodenstrukturen appliziert werden sollen. Den Lösungsansatz stellt hier die spätere Automatisierbarkeit der zu erforschenden Verbindungstechnologie und das Erreichen eines besseren Wirkungsgrades im Vergleich zum Benchmarksystem dar. Nach der Integration der entwickelten Einzelelektroden in die entsprechenden Laborprüfstände erfolgt die Test- und Analysephase. Anschließend erfolgt die konstruktive Anpassung des Elektrodendesigns an das Serienkonzept von Kumatec. Auf Basis der festgelegten Betriebsparameter erfolgt abschließend der Testbetrieb in den bestehenden 100bar Elektrolysestacks und eine finale Kostenbetrachtung.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Applikation neuer Beschichtungsverfahren bei Druckelektrolyseuren^Teilprojekt 2: Elektrochemische Charakterisierung und strukturelle Analyse geeigneter Elektrodenmaterialien bis zum Halbzellenmaßstab^Zwanzig20 - HYPOS: ELKE, Teilprojekt 1: Entwicklung von leistungsoptimierten und kostengünstige Elektrodenstrukturen für die alkalische Elektrolyse durch Rolle zu Rolle - Beschichtungsverfahren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy Technologies (IET), Elektrochemische Verfahrenstechnik.
Das Projekt "Zwanzig20 - HYPOS: ELKE^Teilprojekt 3: Applikation neuer Beschichtungsverfahren bei Druckelektrolyseuren, Teilprojekt 2: Elektrochemische Charakterisierung und strukturelle Analyse geeigneter Elektrodenmaterialien bis zum Halbzellenmaßstab" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen.
Das Projekt "AEL3D - Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserstoffelektrolyse, Teilprojekt: Katalytische Beschichtungen und Gastransport in der Zweiphasenströmung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg.Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "AEL3D - Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserstoffelektrolyse, Teilprojekt: Entwicklung und Charakterisierung Elektrodenmaterialien" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden.Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen neuartige poröse dreidimensionale Elektrodenmaterialien entwickelt, anwendungsbezogen charakterisiert und auf ihre Eignung als hocheffiziente und hochleistungsfähige Elektrodenwerkstoffe für die alkalische Elektrolyse praxisnah untersucht werden. Dabei soll neben der Erforschung der elektrokatalytischen und strömungstechnischen Eigenschaften dieser Werkstoffklasse auch die Entwicklung innovativer, durchströmbarer Elektrodenformen und Zellarchitekturen mit dem Ziel einbezogen werden, einerseits die effektiven Stromdichten unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich zu erhöhen und andererseits durch gezielte Gasabfuhr durch die poröse Elektrodenstruktur hindurch die störenden Einflüsse der entstehenden Gase zu reduzieren, die üblicherweise im Zwischenraum zwischen traditioneller Flachelektrode und Membran bzw. Diaphragma auftreten. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "AEL3D - Neuartige poröse 3D-Elektrodenmaterialien zur effizienteren alkalischen Wasserstoffelektrolyse, Teilprojekt: In-operando-Charakterisierung Gasentwicklung und Zweiphasenströmung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien, Fachgebiet Struktur und Eigenschaften von Materialien.Das F/E-Verbundvorhaben zielt auf das innovative Konzept, die Effizienz und Leistungsdichte (Raum-Zeit-Ausbeute) der alkalischen Elektrolyse durch ein gezieltes Gasblasenmanagement mittels neuartiger poröser dreidimensionaler Elektrodenmaterialien zu erhöhen. Speziell soll die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung niedriger Überspannungen deutlich erhöht werden, indem der störende Einfluss der entstehenden Gase durch die poröse 3D-Elektrodenstruktur reduziert wird. Das Projekt AEL3D untergliedert sich in folgende Projektschritte: 1. die Einbringung elektrochemisch aktiver Katalysatormaterialien in ein poröses dreidimensionales metallisches Gerüst (Schaummatte oder Vlies) auf Eisen oder Nickelbasis und deren elektrochemische und strukturelle Charakterisierung, 2. erstmalige Untersuchungen einer Zweiphasenströmung (Gasblasen-Elektrolyt-Gemisch) durch eine solche rigide poröse 3D-Struktur mittels CFD-Simulationen und In-operando-Experimenten (Videosonde, Radiographie, Tomographie) sowie daraus abgeleitete Auslegungsvorschriften zum Zelldesign, 3. die Testung der neuartigen Elektrodenmaterialien und -strukturen in einem zweistufigen Prozess in einer 30bar-Einzelzelle sowie in einem alkalischen 60bar-Testelektrolyseur unter realen Betriebsbedingungen bei einer Elektrodenfläche von ca. 0,56 m2 sowie 4. die technisch-ökonomische Bewertung des neuen Elektrodenmaterials hinsichtlich seiner Tauglichkeit für den großtechnischen Einsatz.
Das Projekt "Preiswerte, lastflexible und nachhaltige Erzeugung von grünem Wasserstoff, Teilvorhaben: Entwicklung galvanischer Verfahren als Substrat für die Laserstrukturierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: MTV Metallveredlung GmbH & Co. KG.Projektziel ist die Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialen für die alkalische Wasserelektrolyse, die bei deutlich höheren Stromdichten (bis 10 kA/m2) und starken Lastschwankungen sowie hoher Effizienz (80%) und Langlebigkeit (90.000 h) betrieben und zu niedrigen spezifischen Kosten hergestellt werden können. Das Ziel soll durch ein innovatives lasergestütztes Strukturierungsverfahren von elektrokatalytischen Metalloberflächen erreicht werden. Diese Materialien besitzen eine sehr hohe aktive Oberfläche, die aufgrund der hohen Dichte an Defektstellen zu einer hohen katalytischen Aktivität für die H2- bzw. O2- Entwicklung führt. Darüber hinaus profitieren diese neuartigen laserstrukturierten Materialien von einer hohen mechanischen Belastbarkeit bzw. Langzeitstabilität sowie einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit, da sie aus Vollmaterial bestehen. Zum Erreichen des Projektziels steht die Optimierung der Elektrodenstruktur auf Labor- und Kleinserienmaßstab im Hinblick auf eine sehr hohe elektrochemische Aktivität für die H2- als auch die O2- Entwicklungsreaktion, verbunden mit einem geringen Degradationsverhalten im Vordergrund. Hierfür werden in mehreren Iterationsschritten Anpassungen hinsichtlich Strukturierungsprozessführung als auch Legierungszusammensetzung vorgenommen. Es ist vorgesehen, einen speziellen Testelektrolyseur für die Erprobung der strukturierten Elektroden in Kachelgröße (0,25 m2) aufzubauen und in Betrieb zu nehmen, welche am Fraunhofer IFAM positioniert ist und in dem unter realen Betriebsbedingungen Testungen durchgeführt werden können. Die Ergebnisse sollen nach ökonomischen und technischen Gesichtspunkten bewertet werden, um Schlüsse für eine neue Elektrolyseurgenerationen zu ziehen.
Das Projekt "Preiswerte, lastflexible und nachhaltige Erzeugung von grünem Wasserstoff, Teilvorhaben: Zelldesign und Integration von Elektroden-Materialien in einen alkalischen Elektrolyseur" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: ELB Elektrolysetechnik GmbH.Projektziel ist die Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialen für die alkalische Wasserelektrolyse, die bei deutlich höheren Stromdichten (bis 10 kA/m2) und starken Lastschwankungen sowie hoher Effizienz (80%) und Langlebigkeit (90.000 h) betrieben und zu niedrigen spezifischen Kosten hergestellt werden können. Das Ziel soll durch ein innovatives lasergestütztes Strukturierungsverfahren von elektrokatalytischen Metalloberflächen erreicht werden. Diese Materialien besitzen eine sehr hohe aktive Oberfläche, die aufgrund der hohen Dichte an Defektstellen zu einer hohen katalytischen Aktivität für die H2- bzw. O2-Entwicklung führt. Darüber hinaus profitieren diese neuartigen laserstrukturierten Materialien von einer hohen mechanischen Belastbarkeit bzw. Langzeitstabilität sowie einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit, da sie aus Vollmaterial bestehen. Zum Erreichen des Projektziels steht die Optimierung der Elektrodenstruktur auf Labor- und Kleinserienmaßstab im Hinblick auf eine sehr hohe elektrochemische Aktivität für die H2- als auch die O2-Entwicklungsreaktion, verbunden mit einem geringen Degradationsverhalten im Vordergrund. Hierfür werden in mehreren Iterationsschritten Anpassungen hinsichtlich Strukturierungsprozessführung als auch Legierungszusammensetzung vorgenommen. Es ist vorgesehen, einen speziellen Testelektrolyseur für die Erprobung der strukturierten Elektroden in Kachelgröße (0,25 m2) aufzubauen und in Betrieb zu nehmen, welche am Fraunhofer IFAM positioniert ist und in dem unter realen Betriebsbedingungen Testungen durchgeführt werden können. Die Ergebnisse sollen nach ökonomischen und technischen Gesichtspunkten bewertet werden, um Schlüsse für eine neue Elektrolyseurgenerationen zu ziehen.
Das Projekt "Preiswerte, lastflexible und nachhaltige Erzeugung von grünem Wasserstoff, Teilvorhaben: Entwicklung eines Hochleistungs-fs-Lasers" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Amphos GmbH.Das Gesamtziel dieses Projektes ist die Entwicklung neuartiger Elektrodenmaterialen für die alkalische Elektrolyse von Wasser, die gegenüber herkömmlichen Materialien bei deutlich höheren Strom-dichten (bis 10 kA/m2) und signifikanten Lastschwankungen (fluktuierender Betrieb im Zusammenhang mit erneuerbaren Primärenergiequellen) sowie hoher Effizienz (80%) und hoher Langlebigkeit (90.000 h) betrieben und zu niedrigen spezifischen Kosten hergestellt werden können. Dieses Ziel soll durch ein innovatives lasergestütztes Strukturierungsverfahren (Hochdurchsatz-verfahren) von elektrokatalytischen Metalloberflächen erreicht werden. Das konkrete Ziel des Teilvorhabens 'Entwicklung einer neuartigen Femtosekunden-Hochleistungsstrahlquelle und eines Grossflächen-Scanners zur Nanostrukturierung' ist der erstmalige Aufbau eines Hochleistungs-Lasersystems mit Femtosekunden-Pulsdauer, Pulsenergie im Bereich von 1-2mJ und einer Ausgangsleistung im Bereich von 300W-400W. Darüber hinaus soll ein Scannersystem basierend auf einem Polygonscanner entwickelt werden, das zur großflächigen Nanostrukturierung von Elektrodenmaterialien eingesetzt werden kann. Das Projekt umfasst somit die Entwicklung der Grundlagen für ein industrietaugliches Lasersystem mit mehreren 100W Ausgangsleistung, Pulsenergie im Bereich 1-2mJ und Pulsdauer kleiner als 500 fs Der weitere Teil befasst sich mit der Entwicklung eines ultraschnellen Scannersystems, das großflächig eine beugungsbegrenzte Fokussierung ermöglicht. Der Arbeitsplan umfasst Arbeiten zur Pulsstreckung und Kompression bei hoher Pulsenergie und hoher mittlerer Ausgangsleistung. Neuartige Kompressionsgitter und Hohlkernfasern werden hier untersucht. Im Bereich des Scannersystems wird der optische Strahlengang entwickelt und spezielle, nicht verfügbare Fokussiersysteme ausgelegt.
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| Bund | 12 |
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| Förderprogramm | 12 |
| License | Count |
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| offen | 12 |
| Language | Count |
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| Keine | 2 |
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| Boden | 5 |
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| Mensch & Umwelt | 12 |
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