Verbundvorhaben H2Giga_QT1.4: HyThroughGen - Beschleunigung der Entwicklungszyklen für die Wasserelektrolyse mit saurer Festelektrolytmembran durch Hochdurchsatzverfahren; Teilvorhaben FhG-ISE: Entwicklung von beschleunigten Alterungstests und Untersuchung von Schutzschichten für metallische Bauteile

Abstract

Das Verbundvorhaben HyThroughGen (FKZ 03HY108B) hatte zum Ziel, die Entwicklungszyklen für die Wasserelektrolyse mit saurer Festelektrolytmembran (PEMWE) durch den konsequenten Einsatz von Hochdurchsatzverfahren signifikant zu beschleunigen. Der methodische Ansatz basierte auf einem Dreiklang aus Materialtests, Komponentenherstellung und Vollzelltests, um die Bewertungszeit neuer Materialien von etwa zehn auf zwei bis drei Jahre zu reduzieren. Die Arbeiten gliederten sich in vier Teilprojekte: Entwicklung ultradünner Schutzschichten für Titan-basierte Bauteile (TP1), Herstellung mikroporöser Schichten mittels skalierbarer Druckverfahren (TP2), Aufbau einer Infrastruktur zur parallelisierten Vollzellcharakterisierung (TP3) sowie Entwicklung beschleunigter Alterungstests (TP4). Wesentliche Ergebnisse umfassen optimierte Schichten für den Korrosionsschutz, eine vollständige Prozesskette zur MPL-Herstellung mittels Siebdruck, parallelisierte Teststände für drucklosen Betrieb und Hochdruckcharakterisierung bis 50 bar sowie ein neuartiges Verfahren zur ex-situ-Voralterung mit anschließender In-situ-Bewertung im Rainbow-Ansatz. The joint research project HyThroughGen (FKZ 03HY108B) aimed to significantly accelerate the development cycles for proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) through the systematic application of high-throughput methods. The methodological approach was based on a triad of material testing, component manufacturing, and full-cell testing to reduce the evaluation time for new materials from approximately ten to two to three years. The work was organized into four subprojects: development of ultra-thin protective coatings for titanium-based components (TP1), fabrication of microporous layers using scalable printing processes (TP2), establishment of an infrastructure for parallelized full-cell characterization (TP3), and development of accelerated degradation tests (TP4). Key results include optimized coatings for corrosion protection, a complete process chain for MPL fabrication via screen printing, parallelized test stands for both ambient-pressure and high-pressure operation up to 50 bar, as well as a novel method for ex-situ pre-aging with subsequent in-situ evaluation using a rainbow approach.