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IT-PEM

Entwicklung kostengünstiger Elektrodensysteme auf Basis optimierter Iridium-Titanoxid-Katalysatorschichten für die Nutzung als Anode in der PEM-Wasserelektrolyse

Projektziel

Im Rahmen der Energiewende ist ein Ausbau der in das Verbundnetz integrierten Energiespeicher notwendig, um zukünftig die Versorgungssicherheit trotz eines größer werdenden Anteils volatiler regenerativer Energien zu ermöglichen. Eine effiziente Technologie zur Energiespeicherung durch Wasserstoffproduktion ist die Wasserelektrolyse auf Basis von Polymerelektrolytmembranen (PEM). Aufgrund hoher Elektrodenpotentiale und der damit einhergehenden Korrosion werden heute, insbesondere auf der Anode, aufwändige Titanstrukturen und teure Iridiumkatalysatoren verwendet. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Analyse einer neuartigen Elektrodenstruktur, um die Ausnutzung des Katalysatormaterials zu steigern und damit die Herstellungskosten entsprechender Elektroden zu senken.

Projektinnovation

Der innovative Ansatz dieses Forschungsprojektes basiert auf einer optimierten Architektur der Elektrode, bei der eine Titanoxid-Nanopartikel-Schicht auf ein poröses Titansubstrat aufgebracht wird, welche als Träger für elektrochemisch abgeschiedene Iridiumpartikel dient. Durch die optimierte Elektrodenarchitektur und somit erhöhte Oberfläche kann das Edelmetall-Katalysatormaterial effektiver genutzt und die Kosten für Elektroden in der PEM-Wasserelektrolyse reduziert werden. Somit kann das Investitionsvolumen für PEM-Elektrolyseure insgesamt reduziert und KMU in die Lage versetzt werden, diese Technologie aufgrund vereinfachter Zellstrukturen erfolgreich zu vermarkten und neue Geschäftsfelder zu etablieren.

Zyklische Voltammogramme
Zyklische Voltammogramme von Titan-Nanopartikeln, Iridium auf Titan-Nanopartikeln und einer reinen Iridiumscheibe in N2-gespülter 0,5 M H2SO4, Scanrate 100 mV s-1

Das abschließende Ziel ist die Entwicklung eines Demonstrator-Elektrodensystems zum Einsatz in Elektrolyseurzellen in einem hydraulisch verpressten Testsystem. Die zu entwickelnden Anoden werden dafür mit kommerziell verfügbaren Membranen und auf Graphit basierenden Kathoden zu Membran-Elektroden-Einheiten (MEA) verpresst und hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit mit kommerziellen Elektrodensystemen verglichen.

Informationen zur Förderung und weitere Projektbeteiligte

Förderkennzeichen: 19817BG

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Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)
Hochschule Mittweida
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Gueri­­­cke“ e.V. (AiF)