Verbundvorhaben Innovationpools – Thema2 – Lebensdauer + Zelltests; QT2.1 Degrad-EL3; Teilvorhaben: Identifizierung von Degradations-Mechanismen und Entwicklung von Methoden zur Lebensdauervorhersage bei PEMEL-, AEL- und HTEL Elektrolyseuren

Abstract

Das Hauptziel des Vorhabens Degrad-EL3 bestand darin, Degradationsmechanismen der beteiligten Komponenten von Elektrolyseuren anhand angepasster, echnologiespezifischer Belastungsprofile zu identifizieren und zu quantifizieren und damit Erkenntnisse zur Lebensdauervorhersage zu gewinnen. Die Eifer-Aktivitäten waren dabei fokussiert auf die Ermittlung und die Analyse der Langzeit-Degradation von Zellen mit Festoxidelektrolyten der Hochtemperaturelektrolyse HTEL über die Dauer von bis zu mehreren Tausend Stunden. Die Auswertung der experimentellen Arbeiten sollte Post-Test-Analysen einschließen mit klassischen Methoden ebenso wie mit fortgeschrittenen Synchrotron-Methoden, sowie eine Evaluierung der Degradationsprozesse und deren Klassifizierung mit den Niedertemperaturelektrolyseuren. Stand der Technik, an den angeknüpft wurde, waren Elektrolytgestützte Zellen (ESC) mit typischerweise >100 µm Elektrolytdicke, ausreichenden Langzeiteigenschaften und mittleren erreichbaren Stromdichten (typisch 0.5 - 0.7 A cm-2) für den Elektrolysebetrieb bei thermoneutraler Zellspannung. Im Projekt neu zur Verfügung standen Zellen mit reduzierter Elektrolytdicke (wie 32/40 µm 3YSZ) und damit reduzierten ohmschen Verlusten. Derartige Elektrolytschichten werden etwa vom Projektpartner Kerafol hergestellt. Komplette Zellen sowie Short Stacks mit 10 Zellen (hergestellt vom H2Giga-Partner Sunfire, Koordinator im HTEL Teilprojekt) erlauben prinzipiell eine Erweiterung der Betriebsoptionen wie Stromdichteerhöhung, Reduzierung der Betriebstemperatur (klassisch ~850°C) oder die Kompensation der Zelldegradation durch Temperaturerhöhung, was im Detail untersucht werden sollte.