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Institut für Energie- und Klimaforschung

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PEL

Durch die Möglichkeit einer kompakten Wasserstoffer­zeugung stellt die Polymerelektrolytmembran-Elek­trolyse (PEL) in Verbindung mit geeigneten Speicher­systemen eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahl­baren Energieversorgung der Zukunft dar.  

Durch die kompakte Wasserstofferzeugung stellt die Polymerelektrolytmembran (PEM)-Elektrolyse (PEL) in Verbindung mit geeigneten Speichersystemen eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zu einer umweltschonenden, zuverlässigen und bezahlbaren Energieversorgung der Zukunft dar. Die PEM-Elektrolyse verwendet im Gegensatz zur alkalischen Wasserelektrolyse, bei der Kalilauge als Elektrolyt eingesetzt wird, protonenleitende Membranen als Elektrolyt. PEM-Elektrolyseure weisen gegenüber der alkalischen Elektrolyse einen einfacheren Systemaufbau auf und erzeugen Wasserstoff mit wesentlich höheren Stromdichten und Wirkungsgraden.

Um die Technologie der PEM-Elektrolyse realistisch und nachhaltig in den Massenmärkten der Speicherung von erneuerbaren Energien nach dem Jahr 2020 einsetzen zu können, sind gegenüber dem Stand der Technik weitere Technologieschritte erforderlich, um die unzulängliche Stabilität und die hohen Kosten der aktuell eingesetzten Technologie zu verbessern bzw. zu reduzieren.

So konzentrieren sich die Aktivitäten in enger Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus Forschung und Industrie zum einen in der MEA-Entwicklung auf die Reduktion bzw. komplette Substitution der üblicherweise verwendeten Platingruppenmetalle, die heute für die katalytischen Reaktionen in der Membran-Elektroden-Einheit (MEA) eingesetzt werden, bei vergleichbaren Leistungen. Zum anderen werden neue Membrantypen entwickelt, um die bisher verwendeten 175 bis 200 µm dicken extrudierten Nafion-Membranen zu ersetzen, die in den geplanten Großsystemen keine ausreichende Stabilität aufweisen.

PEL-TestzelleTesteinrichtung zur experimentellen Untersuchung von Elektrolysezellen

Ein weiteres Entwicklungsfeld stellt die Entwicklung kostengünstiger Materialien und Herstellverfahren für metallische Bipolarplatten dar. Durch diese Entwicklungsarbeiten sollen die Kosten von Flowfield und Separatorplatten deutlich gesenkt und damit der Anteil an den Gesamtkosten drastisch reduziert werden. Ein weiteres Entwicklungsthema ist die Untersuchung des Zusammenspiels der notwendigen Systemkomponenten und die Entwicklung von optimierten Regelungs- und Steuerungsstrategien.


 

Zusatzinformationen

Ansprechpartnerin Elektrochemie

Dr. Wiebke Maier
Telefon: +49 2461 61-9073
Fax: +49 2461 61-6695
E-Mail: w.maier@fz-juelich.de


Ansprechpartner Verfahrenstechnik

Dr. Martin Müller
Telefon: +49 2461 61-1859
Fax: +49 2461 61-6695
E-Mail: mar.mueller@fz-juelich.de

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