PEP.IN – H2Giga-Projekt zur Industrialisierung der PEM-Elektrolyse-Produktion und innovativen Stackkomponenten-Entwicklung

Ziel des im Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga eingegliederten Projekts »PEP.IN« ist es, Proton Exchange Membrane (PEM)-Elektrolyseure in großen Stückzahlen wettbewerbsfähig herzustellen. Dafür entwickeln die Partner Produktionstechnologien und -verfahren, die in dieser Form bislang noch nicht am Markt existieren. Die Weiterentwicklungen und Kostenreduktionen im Rahmen von »PEP.IN« erstrecken sich über alle Wertschöpfungsstufen in der Herstellung eines Elektrolyse-Zellstapels. Als Entwicklungsansatz für die Automatisierung und Hochskalierung der Elektrolyse dienen Erkenntnisse aus dem Bereich der Brennstoffzellen für den Automobilsektor.

Zurzeit werden PEM-Elektrolyse-Stacks mit einem geringen Automatisierungsgrad vornehmlich in Handarbeit und in kleinen Stückzahlen assembliert. Das Ziel des H2Giga-Projekts »PEP.IN« ist die Weiterentwicklung neuer Stacks, um hohe Automatisierungsgrade in der Produktion und die Fertigung großer Stückzahlen zu ermöglichen.

Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich mit Konzepten für Zellstapel der nächsten Generation und erprobt zusammen mit den Projektpartnern neuartige Zellkomponenten und kostengünstigere Materialkombinationen. Außerdem entwickeln wir anwendungsnahe und zeitoptimierte Testprozeduren und Prüfprotokolle für das Postassembling von Stacks, die für das Qualitätsmanagement von Bedeutung sind.

Die Industriepartner MAN und H-TEC unterstützen wir bei der konzeptionellen Entwicklung einer in die Stackproduktion integrierten Fertigungslinie für Schutzbeschichtungen metallischer Komponenten wie Bipolarplatten und poröse Transportschichten. Darüber hinaus arbeiten wir an Monitoringkonzepten für Stacks im realen Betrieb, inklusive der dafür notwendigen Hard- und Software, um das Alterungsverhalten von Zellkomponenten besser vorhersagen zu können.

Unsere umfangreiche Expertise im Bereich der PEM-Elektrolyse bringen somit wir in folgenden Bereichen der Stackproduktion ein:

• Untersuchung des Optimierungspotenzials zur automatisierten Produktion aller Komponenten im Stack inklusive der Qualifizierung und Quantifizierung von Komponenten und Komponenteneigenschaften
• Entwicklung von Korrosionsschutzschichten für metallische Komponenten und Integration der notwendigen Prozessschritte in eine automatisiere Fertigung
• Definition und Testung von Prüfprotokollen für das Postassembling in der Stackproduktion
• Mitarbeit beim »Design of Tomorrow« für Stackkonzepte der nächsten Generation
• Entwicklung von Inbetriebnahmeprozeduren und Konditionierungsprotokollen von PEM-Stacks
• Monitoringkonzepte und Hardwarelösungen für die Beurteilung des Alterungszustandes von Stacks in der PEM-Elektrolyse 

»PEP.IN« ist ein Teilprojekt des Wasserstoff-Leitprojekts H2Giga, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und durch den Projektträger Jülich koordiniert. Das Leitprojekt »H2Giga« dient der Entwicklung einer seriellen Produktion von Elektrolyseuren. Gemeinsam bringen etablierte Elektrolyseur-Hersteller, Zulieferer aus verschiedenen Technologiebereichen, darunter viele mittelständische und kleine Unternehmen, sowie Forschungseinrichtungen und Universitäten bestehende Elektrolyse-Technologien weiter voran.