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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Niedertemperatur-Elektrolyse

Electrolysis

Die Niedertemperatur-Elektrolyse (z.B. die alkalische oder die PEM Wasser-elektrolyse) ermöglicht eine leistungsstarke kompakte Wasserstoffproduktion, die mit geeigneten Speichersystemen kombiniert werden kann. Dieses Verfahren stellt eine Schlüsseltechnologie dar, die zur Realisierung einer umweltfreundlichen, zuverlässigen und erschwinglichen Energieversorgung für die Zukunft beiträgt. In der alkalischen Wasserelektrolyse wird Kaliumhydroxid als Elektrolytlösung verwendet. Weiterhin wird beim Katalysatormaterial auf die Verwendung von Edelmetallen verzichtet. Die PEM-Elektrolyse nutzt dagegen eine protonenleitende Membran als Elektrolyten und ihre Systemkonfiguration ist vergleichsweise einfach aufgebaut.

Die Wissenschaftler der Abteilungen Elektrochemie Elektrolyse (EEL) und Verfahrenstechnik Elektrolyse (VEL) untersuchen die Elektrolysetechnologie hinsichtlich verschiedener Entwicklungsstadien. Dazu gehören Forschung und Entwicklung an der alkalischen Elektrolyse, der PEM Elektrolyse und der alkalischen PEM Elektrolyse. Im Mittelpunkt aller Aktivitäten stehen die Kostenreduzierung, die Effizienzsteigerung und die Verbesserung der Langzeitstabilität der eingesetzten Komponenten. Die nachfolgenden Kompetenzen bieten den Schlüssel zur Weiterentwicklung und werden innerhalb der Abteilungen angewendet:

Forschungsschwerpunkte EEL

Electrochemical Analysis

Electrochemical Analysis

• Reihenuntersuchungen an Werkstoffen und Komponenten
• Charakterisierung der Gasdurchlässigkeit, Leitfähigkeit und Haltbarkeit
• Physikochemische Untersuchung der Komponenten (TEM, XRD, SEM, XPS)
• Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)

MEA Development

Membran Elektroden Einheiten

• Katalysator Reihenuntersuchungen
• Katalysator und Membran Benchmark
• Entwicklung von Katalysatortinten
• Untersuchung von Beschichtungstechniken
• Herstellung von CCMs und MEAs im Labormaßstab

MEA Manufacturing Technology

MEA Herstelltechniken

• Prozessentwicklung und Skalierung
• Dispersionsherstellung
• Beschichtung und Trocknung
• Assemblierung und Fügen
• Rheologie und Tensiometrie
• Rauigkeits- und Oberflächenenergieanalyse

Forschungsschwerpunkte VEL

Corrosion and Interactions

Korrosion und Wechselwirkungen

• Korrosion an Grenzflächen
• Materialkorrosion
• Reversible und irreversible Korrosionseffekte
• Katalysatorkorrosion
• Korrosion der Bipolarplatten und Stromkollektoren
• Übergangswiderstände

Multi Phase Flow

Mehrphasenströmung

• Zweiphasenströmung in porösen Schichten
• Computergestützte Fluid Dynamics (CFD)
• Strömungsvisualisierung mittels bildgebender Verfahren (Neutronen und Synchrotron Radiographie und Tomographie)
• Mechanische Charakterisierung von porösen Schichten

Stack Manufacturing and Assembling

Herstellung und Assemblierung von Stacks

• Stanzen
• Beschichten
• Qualitätskontrolle
• Roboterunterstützte Assemblierung
• Dichtungsintegration und Dichtigkeitsprüfung
• Drucktests

Stack Development

Stackentwicklung

• Computergestützte Konstruktion
• Strömungssimulation
• Mechanische Auslegung der Bauteile
• Qualitätskontrolle
• Elektrochemische Tests

System Development

Systementwicklung

• Modellierung der Systeme
• Aufbau von Testsystemen im kW-Maßstab
• Entwicklung von Sicherheitskonzepten
• Identifikation von Betriebsfenstern
• Wärmemanagement
• Gasaufbereitung

Projekte

Externer Link http://strom-zu-gas-und-waerme.de/ (Öffnet neues Fenster)
Externer Link https://www.elab2.kit.edu/ (Öffnet neues Fenster)
Externer Link https://www.helmholtz-berlin.de/projects/pecsys/index_en.html (Öffnet neues Fenster)
NeSTPEL
Externer Link JARA PROCESS (Öffnet neues Fenster)

Zusatzinformationen

Ansprechpartner

Abteilungsleiter EEL

Dr. Marcelo Carmo
Telefon: +49 2461 61-5590
Fax: +49 2461 61-7661
E-Mail: m.carmo@fz-juelich.de

> mehr Dr. Carmo

Abteilungsleiter VEL

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

> mehr Dr. Müller


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