Verbundvorhaben H2Giga_NG5_AEM-Direkt - Direktbeschichtung von anionenleitenden Membranen für großskalige Wasserelektrolyseure; Teilvorhaben: Gasphasenabscheidung Elektrokatalysator auf Membran

Abstract

AEM Direkt verfolgt das Ziel, Hochdurchsatz Beschichtungsmethoden wie Sputtern und Lichtbogenverdampfung (ARC) für großskalige Elektrolyseure nutzbar zu machen. Neben der Entwicklung geeigneter Beschichtungsprozesse umfasste das Arbeitspaket auch das Handling der Membran im Vakuum, die Konstruktion geeigneter Vorrichtungen, die Vorbehandlung der Membran sowie die Herstellung binärer und ternärer Katalysatorsysteme. Zusätzlich sollte die Möglichkeit untersucht werden, gasführende Strukturkomponenten wie PTL/GDL zu beschichten. Ein zentrales Thema war die Schichthaftung: Konventionelle Methoden wie der Tesa Test lieferten keine verwertbaren Aussagen, weshalb ein eigener Haftungstest entwickelt wurde. Parallel wurden verschiedene Vorbehandlungsprozesse untersucht. Ein DOE Ansatz half dabei, die wesentlichen Einflussgrößen auf die Haftung zu optimieren. Im Verlauf des Projekts wurden verschiedene Metalle abgeschieden. Zusätzlich wurden durch unterschiedliche Ansätze strukturierte Oberflächen erzeugt. Für die schnelle Bewertung der aktiven Oberfläche wurde eine elektrochemische Messmethode etabliert. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Skalierung: Für größere Membranflächen mussten Komponenten der Beschichtungsanlage angepasst werden, um eine hohe Homogenität zu erreichen. Wesentliche Ergebnisse: •sichere Handhabung der Membran im Vakuum •Entwicklung geeigneter Vorrichtungen und Abdeckungen •Etablierung reproduzierbarer Ni Beschichtungen als Basiskatalysator •Entwicklung eines eigenen Haftungstests •Identifikation geeigneter Vorbehandlungen •Herstellung unterschiedlicher Katalysatorsysteme •Beschichtung von PTL Strukturen •Etablierung der Schichtdickenmessung direkt auf der Membran