Verbundvorhaben: SkalPro - Skalierbare Produktionsprozesse für hocheffiziente Elektroden in der alkalischen Elektrolyse - Teilvorhaben: Entwicklung eines Elektrolysestacks zur Aufnahme der SkalPro-Elektroden

Abstract

Im Verbundvorhaben SkalPro wurde ein neuartiger, skalierbarer Herstellungsprozess für poröse Raney‑Nickel‑Streckgitterelektroden für die alkalische Wasserelektrolyse entwickelt und systemtechnisch validiert. Ziel war es, großflächige Elektroden mit hoher elektrochemischer Aktivität, mechanischer Stabilität und industrieller Handhabbarkeit für den Einsatz in Zero‑Gap‑Zellarchitekturen unter Druckbedingungen zu qualifizieren. Die entwickelten Elektroden wurden in Mini‑Stacks (~100 cm²) sowie erstmals in einem industriellen Short‑Stack unter realitätsnahen Betriebsbedingungen getestet. Die Ergebnisse zeigen eine erfolgreiche Übertragbarkeit vom Labor‑ zum Technikumsmaßstab sowie Leistungskennwerte im Bereich des Stands der Technik. Gleichzeitig wurden relevante Einflussfaktoren wie Kontaktierung, Temperatur‑ und Strömungsführung sowie Degradationsmechanismen identifiziert. Eine begleitende techno‑ökonomische Analyse bestätigt das Potenzial der SkalPro‑Elektroden für den industriellen Einsatz, weist jedoch auf die zentrale Bedeutung der Langzeitstabilität für die Wirtschaftlichkeit hin.

Within the joint project SkalPro, a novel and scalable manufacturing process for porous Raney‑nickel expanded‑mesh electrodes for alkaline water electrolysis was developed and validated on system level. The objective was to qualify large‑area electrodes with high electrochemical activity, mechanical robustness and industrial handling capability for operation in pressurized zero‑gap cell architectures. The developed electrodes were tested in mini stacks (~100 cm²) and, for the first time, in an industrial short stack under realistic operating conditions. The results demonstrate successful transfer from laboratory to pilot scale and performance levels comparable to the state of the art. At the same time, key influencing factors such as contacting, thermal and flow management, and degradation mechanisms were identified. A complementary techno‑economic analysis confirms the industrial potential of the SkalPro electrodes, while highlighting long‑term stability as a critical factor for economic viability.