Titan-Substitution in der PEMWE durch alternative Bipolarplatten und poröse Transportstrukturen mit Beschichtung, Teilvorhaben: Beschichtung und physikalische Charakterisierung

Description: In dem Projektvorhaben TISPA sollen Alternativen für die konventionell Titan-basierten Bauteile in Protonenaustauschmembran(PEM)-Wasserelektrolyseuren(WE) entwickelt und optimiert werden. Hauptziele stellen dabei die Kosten- und Materialeinsparung dar. In TiSPA wird die komplette Wertschöpfungskette von der Bearbeitung der Grundmaterialien, deren Beschichtung bis hin zur Verwendung im Elektrolyse-Stack abgebildet. Für Plausibilitätstests und zur Ermöglichung eines größeren Parameterraums bei den zu testenden Materialien sind zusätzlich Einzelzelltests im Labormaßstab vorgesehen. Das zentrale Ziel des Projektvorhabens ist die Reduktion der Titananteile in den Bipolarplatten (BPP) sowie der Edelmetallanteile in deren Beschichtungen in PEMWE-Stacks unter Beibehaltung oder Erhöhung der Effizienz und der Lebensdauer. Dabei werden unabhängig voneinander zwei verschiedene industriell angewandte Stack-Aufbauten betrachtet: zum einen sind dies Stack-Aufbauten, die eine strukturierte Bipolarplatte inklusive Flussfeld verwenden und zum anderen Aufbauten, die eine planare Bipolarplatte mit zusätzlich unterlegtem Streckgitter zur Wasserverteilung einsetzen. Durch die Demonstration der Tauglichkeit der hier verfolgten Ansätze für beide Aufbauten in Form von real gefertigten Elektrolyse-Stacks wird die Reichweite des Projekts erhöht. In TISPA werden Alternativen zu Titan als Basismaterialien für Bipolarplatten, wie beispielsweise Edelstahl oder Kupfer, alleine oder in Kombination mit edelmetallreduzierten bis edelmetallfreien Schutz- und Kontaktschichten auf ihre Eignung für einen Betrieb in einem PEM-Wasserelektrolysestack hin evaluiert. Das Institut für Solarenergieforschung GmbH (ISFH) entwickelt innerhalb des Projekts neuartige, edelmetall-reduzierte und edelmetall-freie Schutz- und Kontaktschichten für Bipolarplatten in PEMWE-Stacks. Zusätzlich werden diese neuartigen Bipolarplatten materialwissenschaftlich und innerhalb von Elektrolysetestzellen am ISFH charakterisiert.

SupportProgram

Tags: Titan ? Kupfer ? Edelstahl ? Beschichtung ? Wasserversorgung ?

Region: Lower Saxony

Bounding boxes: 9.16667° .. 9.16667° x 52.83333° .. 52.83333°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Institut für Solarenergieforschung GmbH (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-07-01 - 2028-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: Coating and physical characterization
  Description: The TISPA project aims to develop and optimize alternatives to conventional titanium-based components in proton exchange membrane (PEM) water electrolysers (WE). The main objectives are cost and material savings. TiSPA covers the entire value chain from the processing of the base materials and their coating through to their use in the electrolysis stack. Individual cell tests on a laboratory scale are also planned for plausibility tests and to enable a larger parameter range for the materials to be tested. The central aim of the project is to reduce the titanium content in the bipolar plates (BPP) and the precious metal content in their coatings in PEMWE stacks while maintaining or increasing efficiency and service life. Two different industrially applied stack structures are considered independently of each other: on the one hand, these are stack structures that use a structured bipolar plate including a flux field and, on the other hand, structures that use a planar bipolar plate with an additional expanded metal grid underneath for water distribution. By demonstrating the suitability of the approaches pursued here for both setups in the form of real electrolysis stacks, the scope of the project is increased. In TISPA, alternatives to titanium as base materials for bipolar plates, such as stainless steel or copper, alone or in combination with precious metal-reduced to precious metal-free protective and contact layers, are evaluated for their suitability for operation in a PEM water electrolysis stack. Within the project, the Institut für Solarenergieforschung GmbH (ISFH) is developing novel, precious metal-reduced and precious metal-free protective and contact layers for bipolar plates in PEMWE stacks. In addition, these novel bipolar plates are characterized in terms of materials science and within electrolysis test cells at ISFH. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139322

Status

Aktiv

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