E²ngel: Edelmetallfreie Elektroden für die nächste Generation der alkalischen Elektrolyse - Teilprojekt DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt: Elektrodenbeschichtung mit Plasmaspritzen und elektrochemische Charakterisierung

Abstract

Ziel des BMWE-geförderten Verbundprojekts E²ngel war die Entwicklung und Skalierung edelmetallfreier Elektroden (Anode und Kathode) für die alkalische Wasserelektrolyse der nächsten Generation. Diese Elektroden sollten trotz Verzichts auf teure Edelmetall-Katalysatoren eine vergleichbare Leistungsfähigkeit erzielen wie heutige Systeme und in einem 60 kW-Demonstrations-Elektrolyseur (25 Zellen à ~1055 cm²) unter realistischen Bedingungen getestet werden. Die Beschichtungstechnologie für Elektroden für die alkalische Elektrolyse mit Atmosphärischem Plasmaspritzen (APS) wurde bis in großtechnisch relevante Größen entwickelt und umgesetzt. Die Elektroden wurden in Halbzellen und Vollzellen getestet und schließlich in einem technischen 60 kW Stack eingesetzt und einem Langzeittest unterzogen. Edelmetalle wurden nicht eingesetzt. Die erreichten Effizienzen sind wesentlich höher als State-of-the-Art und übertreffen die Projektziele. Des Weiteren wurden Katalysatorpulver entwickelt und hergestellt, Elektrodenpakete aus Elektrode, Transportschicht und Bipolarplatte aufgebaut und das Stackdesign weiterentwickelt. In der Vollzelle wurde eine Zellspannung von 10711V bei einer Stromdichte von 1,2 A/cm² erreicht. Dir Überspannungen bei 0,5 A/cm² betrugen für die Kathode 67 mV, für die Anode 238 mV.