Grüner Wasserstoff ist ein zentraler Baustein der Energiewende, sowohl auf nationaler als auch auf europäischer Ebene. Um den zukünftigen Wasserstoffbedarf zu erfüllen, müssen die Produktionskapazitäten der Industrie stark ausgebaut werden. Das Ziel der deutsch-australischen Projektinitative »HyGATE« ist die Entwicklung eines hocheffizienten Wasserstoffelektrolyseurs. In diesem Projekt bauen Forscherinnen und Forscher eine Pilotanlage im 200-kW-Maßstab auf. Neben dem Aufbau der Technologie zur Wasserelektrolyse wird eine Lieferkette für Material und Produktionsanlagen etabliert – mit dem Ziel, deutsche Technologien auf den australischen Markt zu bringen. Durch den Technologietransfer soll im Gegenzug die Lieferung von grünem Wasserstoff und effizienten Elektrolyseuren nach Deutschland möglich werden.
Das Alleinstellungsmerkmal von Elektrolyseuren mit kapillargespeister Technologie besteht in der Zufuhr von Wasser durch die Kapillarstrukturen. Das Wasser gelangt dabei über einen Separator mit geringem Widerstand zu den Elektroden der Elektrolysezelle. Die Elektroden wandeln das Wasser direkt in Wasserstoff- und Sauerstoffgas um, ohne dass sich Gasblasen in der Flüssigkeit bilden. Dies unterscheidet das Konzept von anderen Elektrolyseuren, deren Reaktionsprodukt Gasblasen sind, die sich in Flüssigkeit bewegen und so eine Zwei-Phasen-Strömung bilden. Bei einer Capillary-fed Electrolyser-Zelle (CFE) werden die Gase direkt in der Zelle gesammelt. Dadurch entfallen die komplexen und teuren technischen Systeme herkömmlicher Zellen, die die schaumartigen Zwei-Phasen-Strömungen zu einem Abscheider befördern, der sie in eine Flüssigkeits- und eine Gasphase aufteilt.
Die Projektinitative »HyGATE« gliedert sich in drei Teilprojekte, die das Projektkonsortium parallel durchführt:
Die CFE-Bipolarplatten gehören zu den Hauptkomponenten im Stack. Für die Herstellung müssen die Projektpartner die Designanforderungen an die Plattengeometrie auf die Prozessbedingungen und die Materialeigenschaften des Bauteils abstimmen. Das Fraunhofer IPT bringt dabei seine Expertise in den Fertigungsprozessen des Umformens, Schneidens und Schweißens metallischer Bipolarplatten in das Projekt ein. Besonders die Optimierung des Umformens des Nickel-Blechs zu einer performanten und toleranzarmen Bipolarplatte steht im Fokus der Aufgaben des Fraunhofer IPT.
Das Forschungsprojekt »CFE-Pilot« wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Australian Renewable Energy Agency (ARENA) im Rahmen des Programms »German-Australian Hydrogen Innovation and Technology Incubator (HyGATE)« gefördert.
Förderkennzeichen: 03SF0712A