Prometheus: Protonen-Austausch-Membran - Elektrolyseurkonzept für erhöhte Temperaturen und Druckzustände

Abstract

Im Rahmen des Projektes konnte eine PEM-Elektrolysezelle entwickelt werden. Die Konzeption, Auslegung und Fertigung der PEM-Elektrolysezelle wurden für Temperaturen bis 120°C und Drücken bis 50bar durchgeführt. Es konnte ein stabiler und sicherer Betrieb bei 80°C und 40 bar nachgewiesen werden. Im Rahmen des Projektes wurde ein Teststand entwickelt und aufgebaut, der bei Temperaturen von 120°C und 50 bar betrieben werden kann. Der Teststand wurde vollständig automatisiert und in Betrieb genommen. Es wurden im Projektverlauf umfangreiche ex-situ Materialscreenings zu PTLs und CCMs durchgeführt. Hierzu gehörten Kraft-Weg-Charakterisierung von PTLs, hydraulische Charakterisierung von PTLs. Es wurden im Projektverlauf eine Methode zur Bestimmung der elektrischen Schichtwiderstände von CCMs entwickelt und ein Materialscreening durchgeführt. Es wurden umfangreiche in-situ Materialscreenings zu PTLs und CCMs mit unterschiedlichen Fragestellungen. Mit der entwickelten Testzelle wurden in-situ Messungen in einem breiten Temperatur- (bis 80°C) und Druckbereich (bis 50 bar) durchgeführt. Die durch den Projektpartner bereitgestellten Schichtaufbauten wurden in-situ untersucht und Polarisationskurven vermessen. Die Messungen zeigen eine gute Performance und eine hohe Reproduzierbarkeit. Die PTL-Materialkombination auf der Anodenseite wurden durch den Projektpartner auf Grundlage der ex-situ Ergebnisse ausgewählt. Es konnten erfolgreich 21 verschiedene Kathoden-PTL Variationen vermessen werden. Es wurde eine Charakterisierung von CCMs verschiedener kommerzieller Hersteller durchgeführt. Es konnten anhand der Performance, Druckstabilität, Gas-Crossover und weiterer Parameter eine geeignete CCM-Auswahl getroffen werden. Es konnte erfolgreich der PTL-MPL Verbund mit unterschiedlichen marktverfügbaren CCMs charakterisiert werden. Gemessen wurde bei 20bar und 80 °C für unterschiedliche Stromdichten.