HyQualityLab4NRW – Labor für KI-gestützte Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung in der H2-Forschung

Um Wissenschaft und Industrie in Nordrhein-Westfalen bei der anwendungsnahen Forschung und Entwicklung im Bereich der Wasserstofftechnologien zu unterstützen, wird am ZBT mit dem „HyQualityLab4NRW“ ein leistungsstarkes KI-gestütztes Materialanalytiklabor aufgebaut.

Wasserstoff als Energieträger wird in unserem zukünftigen Energiesystem eine zentrale Rolle spielen und dabei vor allem zur Dekarbonisierung nicht oder nur schwer elektrifizierbarer Prozesse beitragen. Die Materialien für die entsprechenden Wasserstofftechnologien werden unter anderem in Nordrhein-Westfalen entwickelt. Um Forschungseinrichtungen und Industrie in NRW eine umfassende Qualitätskontrolle ihrer Produkte zu ermöglichen, wird am ZBT – Zentrum für BrennstoffzellenTechnik ein KI-gestütztes Materialanalytiklabor aufgebaut.

High-tech-Labor mit Menschen und Maschinen

Im künftigen „HyQualityLab4NRW“ werden erfahrene Expertinnen und Experten die Qualität und Eignung von Ausgangsmaterialien und Komponenten für H2-basierte Energiewandlungsanwendungen mittels hochmoderner Analysemethoden nachweisen und überwachen. Projektbeteiligte sind neben dem ZBT die Auretus GmbH aus Duisburg und die Direct Matter GmbH aus Gelsenkirchen. Das Vorhaben wird im Rahmen des EFRE/JTF Programms gefördert und in Duisburg realisiert.

Mit dem HyQualityLab4NRW sollen die bestehenden Lücken in der Forschungsinfrastruktur für eine stringente industrierelevante Qualitätskontrolle und -sicherung geschlossen werden. In dem neuen Labor werden hochpräzise Messungen, intelligente Auswertung und optimierte Datenbereitstellung zusammengeführt. So wird den Unternehmen, die die neue Infrastruktur nutzen, die technische, ökonomische und ökologische Weiterentwicklung der Wertschöpfungsketten ermöglicht.

Am ZBT stehen bereits jetzt zahlreiche relevante Messverfahren zur Verfügung. Um Unternehmen und Instituten aber auch bei neuen, innovativen Technologien umfangreiche Möglichkeiten der Überprüfung und Qualitätssicherung ihrer Produkte zu geben, ist der Ausbau der vorhandenen Infrastruktur auf die Bereiche Partikel-/Oberflächen-, Gas- und Flüssiganalytik notwendig.

Zwei Wissenschaftler in weißen Laborkitteln betrachten im Labor für Elektrochemische Komponenten eine Materialprobe.

High-end-Analytik und KI-basierte Auswertung

Dieser Ausbau der Analytik-Kapazitäten wird komplimentiert durch die Verknüpfung der erzielten Messdaten mit KI-basierter Auswertung und der Integration in ein Datenmanagementsystem. In Kombination mit der jahrelangen Erfahrung des ZBT auf dem Gebiet der H2-Forschung entsteht daraus ein umfassendes und innovatives System für eine gründliche Materialqualifizierung. Das HyQualityLab4NRW wird so zukünftig eine wichtige und zentrale Anlaufstelle für die Industrie sein und damit die erfolgreiche Einführung neuer Technologien unterstützen.

Bisher werden erhobene Daten an einzelnen Computern verarbeitet und untereinander verknüpft. Zukünftig soll das ein datenbankgestütztes, automatisiertes und zentralisiertes System übernehmen. So entsteht eine einmalige Kombination aus herausragender Bandbreite an Messtechnik, partnerbezogenen Materialbibliotheken und Datenbanken und dem hier vorhandenen Know-how und der Erfahrung in den spezifischen elektrochemischen Wandlungstechnologien und H2-Anlagentechniken. So können in Zukunft die ermittelten Ergebnisse optimal in den notwendigen Kontext gesetzt werden.

Blick in das Wasserstoffqualitätslabor Hy-Lab am ZBT mit zahlreichen Analysegeräten auf Tischen

Leistungen des neuen Labors

Das HyQualityLab wird folgende spezifische Teilaufgaben längs der Wertschöpfungskette der Wasserstofftechnologien abdecken:

  • Charakterisierung und detaillierte Bestimmung der Partikeleigenschaften von Katalysatormaterialien und -schichten für Brennstoff- und Elektrolysezellen – zur Weiterentwicklung und Optimierung im Hinblick auf Leistungssteigerung, Langzeitstabilität, Ressourcenschonung und Kostensenkung
  • Überprüfung von Qualität und Homogenität der Zusammensetzung von Beschichtungen metallischer Komponenten wie Bipolarplatten und H2-Tankmaterialien
  • Erprobung und Langzeittestung der Komponenten mit Hilfe von Test-Protokollen (AST) – für die zeitsparende Überprüfung von Performance und Lebensdauer der Katalysatorschichten und Beschichtungen an Testzellen sowie zur Analyse von Veränderungen im Langzeitbetrieb
  • Identifizierung und Bewertung von Gasverunreinigungen bei der Wasserstofferzeugung sowie bei Wasserstoffanwendungen und in umgewidmeten Gasleitungen
  • Begleitende Gasanalytik – zur Qualifizierung von Detektoren und Sensoren zur Wasserstoff-Qualitätsanalytik
  • Identifizierung und Zurückhaltung schädlicher Kontaminationen im Produktwasser (PFAS, Edelmetallspuren)
  • Analyse und Bewertung erforderlicher Wasserqualitäten für Elektrolyseverfahren
  • Entfernung schädlicher Verunreinigungen aus Flüssigkeiten
  • Intelligente Datenanalyse und zugängliche Datenablage über die Erstellung von Datenbanken und Material- bzw. Defekt-/Schadensbibliotheken (zur Online-Kontrolle)

Mit dem HyQualityLab4NRW bauen wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern eine international herausragende Forschungsinfrastruktur für die Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung im Bereich der Wasserstoff-Forschung auf. Damit unterstützen wir Unternehmen in der Region und darüber hinaus dabei, die Zukunftstechnologien rund um Wasserstoff hier zur nötigen Reife zu entwickeln und zu optimieren – zur Sicherung der Innovationskraft und der Technologieführerschaft.

3D-Modell einer MEA

Projektinfos

Laufzeit: 1. November 2025 – 31. Oktober 2028

Partner:

  • Hydrogenea/Direct Matter
  • Auretus
  • ZBT

Förderung: EFRE/JTF-Programm NRW 2021–2027

Projektbudget: ca. 5,4 Mio Euro

Gesamtbudget ZBT: 4.163.703,76 Euro

PK: 1.044.858,23 Euro

Invest: 3.424.750,55 Euro

Dieses Projekt wird aus Mitteln der Europäischen Union im Bereich Innovation und Forschung gefördert.

Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Faserstruktur

Kontakt

Abteilungsleiterin Neue Materialien & Technologien

Dr. Susanne Palecki
+49 203 7598-2352

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