Wissenschaftlerin Miriam Hesse an einem Elektrolyseteststand im ZBT - Zentrum für BrennstoffzellenTechnik, wo sie elektrochemische Komponenten untersucht

AEM-Wasserelektrolyse

Die Anionenaustauschmembran-Wasserelektrolyse (AEM-WE) kombiniert die Vorteile der alkalischen Elektrolyse mit denen der Polymermembrantechnologie. Sie ermöglicht durch den Einsatz edelmetallfreier Katalysatoren eine kosteneffiziente Wasserstoffproduktion. Gleichzeitig lassen sich bewährte Herstellungs- und Konstruktionsprinzipien aus den PEM-Technologien nutzen.

Wir decken die gesamte Wertschöpfungskette ab – von der Entwicklung und Synthese edelmetallfreier Katalysatoren über die Herstellung und Verarbeitung von Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs) bis hin zur Systemintegration und Langzeitprüfung. Neben der Materialentwicklung optimieren wir Produktionsprozesse und begleiten die Skalierung von der Laborphase bis zur großtechnischen Umsetzung.

Forschung und angewandte Entwicklung für industrielle Anwendungen

Unser Fokus liegt auf der Herstellung und Charakterisierung neuer edelmetallfreier Katalysatoren sowie Entwicklung innovativer MEA-Herstellungsverfahren. Dabei kommen verschiedene Beschichtungstechniken wie Sprühverfahren sowie großflächentaugliche Rakel- und Schlitzdüsenauftragungsverfahren zum Einsatz.

 

In Tests setzen wir Messzellen mit eigens angepassten Flussfeldern ein. Unsere Messeinrichtungen ermöglichen die Charakterisierung in Langzeitversuchen von Einzelzellen mit aktiven Flächen von 5 bis 25 cm² unter realen Betriebsbedingungen, darunter bis zu 8 bar für die AEM-Wasserelektrolyse. Zudem bieten wir elektrochemische Charakterisierung, µXRF-Mapping und Schichtdickenanalysen zur Untersuchung der Katalysatorschichten an.

Entwicklung

Wir entwickeln und optimieren Materialien für die AEM-Elektrolyse, darunter Membranen, Ionomere und Katalysatoren. Neben eigenen Katalysatorsynthesen arbeiten wir mit Partnern zusammen, um edelmetallfreie Materialien für den Einsatz in AEM-Elektrolyseuren zu erforschen. Zusätzlich entwickeln wir neuartige Herstellungsverfahren für Membran-Elektroden-Einheiten.

3D-Modell einer MEA
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Produktion

Unsere Expertise umfasst verschiedene Beschichtungsverfahren, darunter Sprühverfahren sowie großflächentaugliche Rakel- und Schlitzdüsenverfahren. Wir beraten bei der Übertragung von laborskaligen Beschichtungen auf industriell skalierbare Prozesse wie Rolle-zu-Rolle-Verfahren und führen Qualitätssicherungsanalysen durch.

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Messen und Prüfen

Zur Charakterisierung von AEM-Wasserelektrolyseuren stehen Messzellen mit aktiven Flächen von 5 bis 25 cm² zur Verfügung, die Drücke von bis zu 8 bar ermöglichen. Unsere Prüfstände erlauben Langzeittests nach vordefinierten Versuchsprotokollen mit einer aktuellen Laufzeitbegrenzung von 100 Stunden.

 

Neben elektrochemischen Untersuchungen erfolgt die Qualitätssicherung von MEA-Herstellungsverfahren mittels hochauflösender Analytik, darunter µXRF-Mapping und Schichtdickenanalysen. Um den Betrieb realitätsnah zu simulieren, werden in den Prüfständen eigens entwickelte Flussfeldeinleger eingesetzt.

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Gruppenleiter AEM-Wasserelektrolyse

Abteilung Neue Materialien und Technologien

Dr. Moritz Pilaski
+49 203 7598-3408