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

Description: In dem vorliegenden Vorhaben 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. Übergeordnetes Ziel: Reduktion der Titananteile sowie der Edelmetallanteile in den Bipolarplatten (BPP) bzw. deren Beschichtungen in PEMWE-Stacks unter Beibehaltung oder Erhöhung der Effizienz und der Lebensdauer. Dabei sollen zunächst unabhängig voneinander zwei verschiedene industriell angewandte Stack-Aufbauten betrachtet werden. Diese werden im Stand der Technik näher erläutert. Durch die Demonstration der Tauglichkeit der hier verfolgten Ansätze für beide Aufbauten kann die Reichweite des Projekts erhöht werden. Beide Aufbauten verwenden aktuell Titan als Basismaterial für die BPP und die poröse Transportschicht (PTL). Diese werden dann zum Schutz vor Oberflächenoxidation und der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit mit einer zusätzlichen Edelmetall-Beschichtung versehen. Das Teilprojekt des IfES adressiert dabei vor allem die elektrochemische Charakterisierung der entwickelten Materialien in der Vollzelle. Flankiert wird dies mit grundsätzlichen modelltheoretischen Überlegungen zur BPP-PTL-Kontaktfläche und deren Beschichtung. In Kombination soll damit die Entwicklung und Optimierung der BPP und deren Beschichtung selbst sowie deren Schnittstelle unterstützt und die Zusammenhänge besser verstanden werden. Parallel wird eine techno-ökonomische und ökologische Analyse der BPP in Kombination mit der PTL für PEM-Elektrolyseure durchgeführt, die vom IfES moderiert wird.

SupportProgram

Tags: Titan ? Ökologische Bestandsaufnahme ? Beschichtung ? Leitfähigkeit ? Stand der Technik ?

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)
• Leibniz Universität Hannover (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Last harvest: 01.01.1970 00:00

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

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Electrochemical characterization and aging studies in the full cell
  Description: The aim of this project is 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. Overall objective: Reduction of the titanium content and the precious metal content in the bipolar plates (BPP) and their coatings in PEMWE stacks while maintaining or increasing efficiency and service life. Initially, two different industrially used stack structures will be considered independently of each other. These are explained in more detail in the state of the art. By demonstrating the suitability of the approaches pursued here for both structures, the scope of the project can be increased. Both structures currently use titanium as the base material for the BPP and the porous transport layer (PTL). These are then provided with an additional precious metal coating to protect against surface oxidation and increase electrical conductivity. The IfES sub-project primarily addresses the electrochemical characterization of the developed materials in the full cell. This is flanked by fundamental theoretical model considerations on the BPP-PTL contact surface and its coating. In combination, this is intended to support the development and optimization of the BPP and its coating itself, as well as its interface, and to better understand the interrelationships. In parallel, a techno-economic and ecological analysis of the BPP in combination with the PTL for PEM electrolysers will be carried out, which will be moderated by IfES. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139321

Status

Aktiv

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