StacIE – Stack Scale up – Industrialisierung der PEM- Elektrolyse

Ziel des im Wasserstoff-Leitprojekt H2Giga eingegliederten Projekts »StacIE« ist die Weiterentwicklung der PEM-Elektrolyse-Technologie, sowohl auf Komponentenebene als auch auf Subsystemebene. Dabei geht es um die Erhöhung der Effizienz und der Lebensdauer des Stacksystems und der einzelnen Komponenten. Zudem sollen Herstellungskosten gesenkt und serientaugliche Produktionsverfahren weiterentwickelt werden. Das Fraunhofer ISE fokussiert dabei die Analyse der strömungsführenden Komponenten mittels Ex-situ-Untersuchungen, die Entwicklung und Analyse einer neu konzipierten Along-the-Channel-PEM-Elektrolyse-Testzelle und die Charakterisierung der im Projekt entwickelten Short-Stacks.

Für die PEM-Elektrolyse wird ein weltweit großes Marktwachstum innerhalb der nächsten 10 Jahre erwartet. Gleichwohl birgt diese Technologie noch große Potentiale hinsichtlich der Anlageninvestitionskosten (EUR/kW) und Lebensdauer. Eine Reduzierung größer 50 % gilt als eine der Hauptvoraussetzungen für die wettbewerbsfähige Erzeugung grünen Wasserstoffs mittels PEM-Elektrolyse.

Der Entwicklung der Stack-Technologie, die die Kernkomponente einer Elektrolyseanlage darstellt, wird dabei ein wesentlicher Beitrag zugeschrieben. Ziele des Projekts StacIE sind die Weiterentwicklung der Stack-Technologie, sowohl auf Komponentenebene als auch auf Subsystemebene für eine  höhere Effizienz (>75 %), eine höhere Lebensdauer (>80.000 h), geringere Herstellkosten sowie die die Weiterentwicklung zu einem großserientauglichen Produktionsverfahren hinsichtlich Baugrößen und Ausbringungsmenge (GW p.a.).

Technologische Entwicklungsfelder sind dabei die Strukturierung der Bipolarplatte, die Herstellung besserer poröser Transportschichten (PTLs), Katalysatorbeschichtungen auf Membran oder PTL, korrosionsbeständige Schutzschichten und ein automatisierter Stack-Aufbau. Dazu wurde ein Konsortium mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft am Standort Deutschland gebildet. Die Partner weisen in elementaren Bereichen der Stack-Technologie ausgewiesene Kompetenz und Ressourcen zu Test und Produktion der Komponenten auf und erfüllen somit eine Schlüsselfunktion für eine zukünftige Lieferkette in Deutschland. Im Ergebnis soll dieses Forschungsvorhaben dazu beitragen die Wettbewerbsfähigkeit des Standort Deutschlands in Bezug auf Technologie und Produktion von PEM-Elektrolyse-Stacks und dessen Komponenten zu stärken.