Modulare Beschichtungsanlage für die Prototypenherstellung innovativer Brennstoffzellen und Elektrolysezellen (ProtoCell)

• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533205378

In der Wasserstoffstrategie der Bundesregierung ist verschriftlicht, wie Wasserstoff als Energieträger zur Erreichung der Klimaziele in den verschiedenen Sektoren beitragen soll. Um eine Dekarbonisierung durch den Einsatz von Wasserstoff erreichen zu können, muss es sich um so genannten "grünen" Wasserstoff handeln, welcher mittels Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird. Der so gewonnene Wasserstoff kann dann stofflich zur Dekarbonisierung bei der Chemikalien- oder Stahlherstellung genutzt werden. Um mittels Wasserstoff eine Dekarbonisierung in der Mobilität erreichen zu können, kann dieser in Brennstoffzellen rückverstromt werden. Diese Technologie eignet sich besonders für die Elektrifizierung von schweren (Nutz-)Fahrzeugen. Für sowohl die Elektrolyse als auch die Brennstoffzelle sind so genannte "Membran-Elektroden-Einheiten" (engl. "Membrane-Electrode-Assembly" - MEA) die Schlüsselkomponenten. Hierin finden die elektrochemischen Prozesse statt, welche über die Effizienz dieser Technologien entscheiden. Es handelt sich hierbei um dünne Polymerfolien, welche beidseitig mit Elektroden beschichtet werden. Die eingesetzten Materialien, die Schichtdicken und die Schichtstrukturen können die Leistung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen maßgeblich beeinflussen. Um diese Technologien zu optimieren, muss also an neuen Materialien und neuen Schichtsystemen und Zell-Architekturen geforscht werden. In "ProtoCell" soll daher eine modulare und flexible, hochpräzise Beschichtungsanlage für die Prototypenherstellung innovativer Brennstoffzellen und Elektrolysezellen beschafft werden. Begleitet wird diese Schlüsselinvestition durch notwendige Geräteperipherie, wie zum Beispiel Dispergierer zur Tintenherstellung sowie einen Laminator für den Elektrodentransfer. Die wesentlichen Forschungsziele, welche mit dem beantragten Gerät erreicht werden sollen, bestehen also in einer (Ressourcen-)Effizienzsteigerung der Brennstoffzellen- und Elektrolysetechnologie. Darüber hinaus ermöglicht das beantragte Gerät auch Begleitforschung hinsichtlich der Produktionstechnik von Membran-Elektroden-Einheiten. So eignet sich das Gerät auch zur Produktion von fehlerhaften Komponenten (beispielsweise mit Beschichtungsfehlern), anhand welcher Qualitätssichernde Technologien für die Produktion entwickelt werden können. Letztere sind bislang kaum erforscht oder entwickelt. Für einen erfolgreichen Markthochlauf ist jedoch die parallele Weiterentwicklung der Komponenteneffizienz und der Produktionstechnik und Qualitätssicherung absolut notwendig. Hierbei soll das in "ProtoCell" beantragte Gerät dabei helfen, geeignete Methoden und Technologien zu erforschen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Beschichtungsanlage ; Transferanlage
• Gerätegruppe: 0920 Atom- und Molekularstrahl-Apparaturen
• Antragstellende Institution: Hochschule für angewandte Wissenschaften Kempten
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Matthias Klingele
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Michael Layh; Professor Dr. Werner E. Mehr; Professor Dr. Bernd Pinzer; Professor Dr. Tobias Windisch