Bipolarplatten mit optimiertem Flussfelddesign zur skalierten Produktion von grünem Wasserstoff – kurz: Boost-H2

Zuwendung aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) innerhalb des Sonderaufrufs „Strategische Technologien für Europa – STEP“ für Innovative Kooperationsprojekte für anwendungsorientierte Forschung: Link zu weiterführenden Informationen

• Voruntersuchungen zeigten, dass durch veränderte Flussfelder eine gleichmäßigere Verpressung erreicht werden konnte. Eine verbesserte Verpressung resultiert aufgrund geringerer Kontaktwiderstände und Degradation in eine verbesserte Effizienz der PEMWE
• Forschungsansatz und Ziel: Veränderung und Optimierung des Flussfelddesigns von derzeit verwendeten Kanal-Steg-Strukturen hin zu einer optimierten Kanal-Steg-Struktur (feine Mikro oder Nanostrukturierungen) oder planaren Oberfläche, welche die verbesserten elektrochemischen Bedingungen nutzen kann. Diese Flussfelder sind gleichzeitig deutlich einfacher und preiswerter herzustellen, was eine bessere Skalierung ermöglicht
• Vorgehen: Experimentelle Untersuchungen von Labor- bis Industriemaßstab, parallel numerische Simulationen zum besseren Verständnis der Fluidbewegungen

• Prof. Dr.-Ing. Richard Hanke-Rauschenbach - Projektleitung
• Dr.-Ing. Boris Bensmann
• Dr.-Ing. Lena Bühre
• Dr.-Ing. Patrick Trinke
• Nils-Eric Rahm, M. Sc.
• Nils Harder, M. Sc.

WhiteCell Eisenhuth GmbH & co KG
Friedrich-Ebert-Straße 203
37520 Osterode am Harz

Die Wasserelektrolyse dient der Herstellung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. Sie ist im zukünftigen Energiesystem eine wichtige Komponente für die CO₂-Reduktion in ansonsten nur schwer zu dekarbonisierenden Sektoren, beispielsweise in der chemischen Industrie. Hierbei ergeben sich derzeit zwei signifikante Hürden: Die Wasserelektrolyse im industriellen Maßstab ist aufgrund zu hoher Investitionskosten (CapEx, Capital  Expenditure) ohne Förderung nicht wirtschaftlich. Gleichzeitig ist die Alterung der Elektrolyse-Stacks bei der derzeitigen schnellen technologischen Entwicklung schwer vorherzusagen.

Bei einer der beiden Haupttechnologien, der PEM (Proton Exchange Membrane) Wasserelektrolyse, trägt neben den Katalysatormaterialien (Iridium und Platin) vor allem die Bipolarplatte mit 50 % der Kosten des Elektrolyseurs bei. Die Bipolarplatte ist ein wichtiges Bauteil in Elektrolyseuren, dass sowohl die beiden unterschiedlich polarisierten Seiten gasdicht voneinander trennt, die elektrische Leitfähigkeit zwischen einzelnen Zellen herstellt, als auch die Fluidverteilung (Wasser, Wasserstoff und Sauerstoff) des Elektrolyseurs ermöglicht. Es ist zu erwarten, dass durch automatisierte Massenfertigung diese Kosten stark sinken werden.