PEMELYonROLL: Skalierbare Rolle-zu-Rolle-Fertigung für PEM-Elektrolyse-MEAs

Entwicklung, Optimierung und Validierung eines Verfahrens zur R2R-Herstellung von Hochleistungs-CCM für die PEM-Wasserelektrolyse

PEMELYonROLL entwickelt ein skalierbares Rolle-zu-Rolle-Verfahren für die Herstellung leistungsfähiger Catalyst-Coated Membranes (CCM) und Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) für die PEM-Wasserelektrolyse. Ziel des Projekts ist es, Fertigungsprozesse vom Labor in Richtung Pilot- und Industriemaßstab zu überführen und dabei Materialeinsatz, Produktqualität und Prozessrobustheit systematisch zu verbessern.

Skalierung der PEM-Elektrolyse-Fertigung als zentrale Herausforderung

Für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft werden PEM-Elektrolyseure benötigt, die nicht nur leistungsfähig, sondern auch in großen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar sind. Genau hier setzt PEMELYonROLL an. Das Projekt adressiert die Skalierung der Fertigung, ein skalierbares MEA-Design sowie eine robuste und nachhaltige Produktion mit integrierter Inline-Qualitätskontrolle. In der Kick-off-Präsentation wird diese Herausforderung ausdrücklich mit dem notwendigen Ausbau der Elektrolysekapazitäten und dem daraus resultierenden Bedarf an deutlich größeren aktiven Flächen verknüpft.

Im Zentrum steht die Entwicklung einer rolle-zu-rolle herstellbaren PEM-Elektrolyse-CCM beziehungsweise MEA mit deutlich reduzierter Edelmetallbeladung von Iridium und Platin, hoher Stromdichte und hoher Langzeitstabilität. Gleichzeitig sollen Einsatzeignung, Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit der entwickelten MEA nachgewiesen werden. PEMELYonROLL verbindet damit Materialeffizienz, Leistungsfähigkeit und Fertigbarkeit in einem gemeinsamen Entwicklungsansatz.

Von der KID-Formulierung bis zur skalierbaren R2R-Produktion

Ein wesentlicher Schwerpunkt des Projekts ist der Aufbau eines vollständigen skalierbaren Fertigungsprozesses von der Laborentwicklung über die Pilotanlage bis hin zur industriellen Umsetzung. Dazu gehören die Entwicklung der Katalysator-Ionomer-Dispersionen (KID), die Direktbeschichtung, die Trocknung und die Assemblierung der Membran-Elektroden-Einheiten (MEA). Das Projekt betrachtet damit nicht nur einzelne Materialien, sondern die gesamte Prozesskette der Herstellung.

Projektpartner und Kick-off in Krefeld

Das Konsortium bringt dafür komplementäre Kompetenzen zusammen. ZBT übernimmt unter anderem Aufgaben in der Tintenentwicklung, Schichtapplikation, Übertragbarkeit auf Rolle-zu-Rolle (R2R), MEA-Entwicklung, Assemblierung und Testung. Das Institut für Energie- und Material-Prozesse (EMPI) der Universität Duisburg-Essen arbeitet an der Entwicklung der KID, an analytischen Fragestellungen sowie an Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Xaptec entwickelt die Inline-Qualitätssicherung und die Machine-Learning-basierte Auswertung. Laufenberg bringt seine Expertise in die Übertragungsoptimierung des R2R-Prozesses, den Aufbau der Produktionslinie und die Überführung der Projektergebnisse in marktfähige Rollenware ein. Vorgestellt und gemeinsam abgestimmt wurden diese Arbeitsschwerpunkte beim Kick-off-Meeting am 16. Dezember 2025 bei Laufenberg in Krefeld.

Qualitätssicherung, Fehlererkennung und robuste Serienfertigung

Neben der Prozessentwicklung ist die Qualitätssicherung ein zentrales Projektziel. PEMELYonROLL entwickelt eine Inline-QS mit Multikamera-System, optimierter Beleuchtung und Machine-Learning-Auswertung, um Fehlstellen frühzeitig zu erkennen und Ausschuss zu reduzieren. Ergänzend werden Materialqualität, Chargenkontrollen sowie Fehler- und Schadensanalysen systematisch betrachtet, um Produktqualitäten zuverlässig nachzuweisen.

Darüber hinaus sollen kritische Material- und Prozessparameter identifiziert, ein Schadenskatalog erstellt und daraus ein robustes QS-Konzept für die Serienfertigung abgeleitet werden. Die in der Projektplanung genannten Meilensteine reichen von Lastenheften für Material und Qualitätssicherung über stabile KID-Formulierungen und inlinefähige QS im Labormaßstab bis hin zur Integration der Inline-Analytik in die R2R-Anlage und einem Leitfaden für die Herstellung von Hochleistungs-MEAs via Direktbeschichtung. Damit schafft PEMELYonROLL die Grundlage für eine skalierbare, qualitätsgesicherte und industrienahe Fertigung von Komponenten für die PEM-Wasserelektrolyse.

Projektinfos

  • Projektakronym: PEMELYonROLL

  • Projekttitel: Entwicklung, Optimierung und Validierung eines Verfahrens zur R2R-Herstellung von Hochleistungs-CCM für die PEM-Wasserelektrolyse

  • Durchführungszeitraum: 1.10.2025 – 30.9.2028

  • Förderprogramm: EFRE/JTF-Programm NRW, Energie.IN.NRW 2021–2027
  • Förderkennzeichen: EFRE-2080 1468
  • Projektbudget (gesamt): ca. 2,5 Mio. €

  • Fördersumme (ZBT-Anteil): 624.147,90 €

  • Projektpartner:

    • Laufenberg

    • Xaptec

    • Institut für Energie- und Material-Prozesse, Universität Duisburg-Essen

    • ZBT – Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH

Dieses Projekt wird mit Mitteln der Europäischen Union finanziert.

Fragen zum Projekt?

gerne an

Wladimir Philippi
Elektrochemische Komponenten
+49 203 7598-3129
Porträt von Wladimir Philippi

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