Wasserstofftechnologien

Die Gruppe »Wasserstofftechnologien« des Fraunhofer IKTS erforscht Strategien zur Dekarbonisierung. In Zuge dessen entwickeln wir industriell umsetzbare Lösungen für die Wasserstoffwirtschaft und arbeiten dabei an zwei Schwerpunkten:

 

Wasserstoff-Verfahrenstechnik und Qualifizierung bestehender Technologien

Dies beinhaltet die verfahrenstechnische Betreuung von Wasserstoff-basierten Technologien wie PtX-Anlagen. In diesem Kontext spielt auch die Automatisierung in Kernbereichen der Elektrolyse eine Rolle, beispielsweise bei der Fertigung und Skalierung von SOEC-/SOFC-Stacks. Wir begleiten zudem Partner aus klassischen Industriebereichen, wie der Keramik- oder Automobilindustrie, um Produktions- und Fertigungsverfahren für nachhaltige Technologien und Dekarbonisierung zu qualifizieren. In diesem Zusammenhang steht am Fraunhofer IKTS ein 500 l Wasserstoff-Ofen für die Erprobung in der Keramikherstellung zur Verfügung.

 

Entwicklung von elektrochemischen Flusszellenreaktoren als Kernkomponenten von Elektrolyseuren

Kernkomponente der PEM-, AEM- und alkalischen Elektrolyse sind elektrochemische Flusszellenreaktoren – zumeist im Filterpressdesign. Diese sogenannten Stacks sind einer der neuralgischen Punkte im Markthochlauf der Wasserstoffwirtschaft. Das IKTS entwickelt hierfür Materialien und Komponenten, die in modernen, cutting-edge Stack-Designs aufgehen. Forschungsziele sind dabei hohe Stromdichten und Effizienzen unter Erweiterung des verfahrenstechnischen Rahmens bei der Elektrolyse. Somit können neue Materialien gänzlich neue Technologieformen ermöglichen. Dies ist gekoppelt mit einem breiten Portfolio an zielgerichteter Analytik.

Diese Schwerpunkte sind auch Teil des Wasserstoffanwendungszentrums WaTTh, in dem unter anderem die Skalierung und Industrie-4.0-Fähigkeit der Elektrolyseurherstellung vorangetrieben werden wird. Dies fügt sich nahtlos in das Konzept des Batterie-Innovations- und Technologie-Center BITC in Arnstadt am Erfurter Kreuz ein.

 

Leistungsangebot
 

• Erforschung von Komponenten für PEM-, AEM- und alkalische Elektrolyse: Von Zero-Gap bis Mitteltemperatur
• Entwicklung von Stack-Design: Von CAD über Simulation bis Fertigung
• Analytische Elektrochemie an Einzelzellen und Stacks (z. B. Impedanz-Spektroskopie oder Langzeit-Tests nach EU-Protokoll)
• Erarbeitung einer automatisierten Fertigung für Elektrolyseure, Brennstoffzellen-Stacks und Batterien
  • Produktion SOEC/SOFC-Systeme inkl. Hochtemperaturfügung
  • Konzepte für alkalische Elektrolyse, PEM/AEM-Systeme oder Redox-Flow-Batterien
  • Aktivflächen von bis zu 1 m²
  • Integration von Inline-, Sideline- und Stand-Alone-Analytik
• Prüffeld für Elektrolyseure und Power-to-X, inkl. verfahrenstechnischer Begleitung
• Anwendungs- und industrienaher Aufbau in 40-Fuß-Containern bis 100 kW
• Etablierung keramischer Sinter- und Brennprozesse im Wasserstoff-Ofen (500 l), Parameterstudien, konzeptionelle Analysen und energiewirtschaftliche Bewertung