Elektrolyse und Power-to-Gas

Im Thema Elektrolyse und Power-to-Gas beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

 

Charakterisierung von Materialien und Komponenten

 

Entwicklung von PEM-Elektrolysesystemen

 

Power-to-Gas

 

Wasserstoffinfrastruktur

Wasserstoff durch Elektrolyse – ein zentraler Baustein für die intersektorale Kopplung in der Energiewirtschaft!

Die elektrochemische Spaltung von Wasser in Elektrolyseuren ist ein sauberes und effizientes Verfahren zur Wasserstofferzeugung. Sofern Strom aus erneuerbaren Energiequellen verwendet wird, kann grüner Wasserstoff als speicherbarer und universeller Energieträger erzeugt werden, der später bedarfsgerecht in verschiedenen Anwendungen der Energiewirtschaft, im Verkehrsektor oder der chemischen Industrie zum Einsatz kommt. Es ergibt sich so die Möglichkeit, trotz des stark volatilen und stetig steigenden Stromangebots durch erneuerbare Energien eine sichere Energieversorgung zu gewährleisten und in einem zukünftigen Energiesystem sogar eine saisonale Langzeitspeicherung zu ermöglichen.

Vor allem die PEM-Elektrolyse, bei der eine Protonen-Austausch-Membran (Proton Exchange Membrane, PEM) zum Einsatz kommt, eignet sich zur Kopplung mit erneuerbaren Energien, da dieses Verfahren sehr gute Wirkungsgrade bei hohen Stromdichten ermöglicht und auch bei hohen Drücken sehr dynamisch in einem weiten Betriebsfenster bei Teillast und Überlast betrieben werden kann. Das Fraunhofer ISE beschäftigt sich daher seit über 25 Jahren mit der Komponenten- und Systementwicklung sowie Integration von PEM-Elektrolyseuren in das Energiesystem.

 

Aktuelle Forschungsschwerpunkte im Geschäftsfeldthema sind:

  • Entwicklung von standardisierten Messverfahren zur Charakterisierung von PEM-Elektrolyseuren
  • Evaluierung von neuen Zellkomponenten und -stapeln für die PEM-Elektrolyse
  • Beschichtungsstrategien als Korrosionsschutz von Bipolarplatten und porösen Stromabnehmern
  • Untersuchung von Alterungsmechanismen in PEM-Elektrolysezellen und Ableitung von Schnellalterungstests
  • Qualifizierung von kompletten Prototypen bis in den dreistelligen kW-Bereich
  • Untersuchungen zur Netzdienlichkeit von Elektrolyseuren
  • Analyse von Kostenstrukturen verschiedener Elektrolysetechnologien
  • Stationäre Bilanzierung und dynamische Systemmodellierung von Elektrolyseuren und Power-to-Gas-Anlagen zur Wasserstoffertragsprognose und Optimierung von Betriebsführungskonzepten
  • Entwicklung von Geschäftsmodellen für den wirtschaftlichen Einsatz von Elektrolyseuren im Energiesystem
  • Technologie- und Marktstudien

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

WESpe

Technische und ökonomische Systemanalyse für Power-to-Gas-Systeme

 

Energieverbund Freiburg

Demonstrationsbetrieb einer Elektrolyseanlage im Industriegebiet Nord zur Verbindung des Strom- und Erdgasnetzes und zur Speicherung erneuerbarer Energien

 

HyCon

Solare Wasserstofferzeugung mit einem HyCon-System

 

NOVEL

Charakterisierung von Hochdruckstacks

Tom Smolinka

Contact Press / Media

Dr. Tom Smolinka

Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, Entwicklung von PEM-Elektrolysesystemen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5212

Sebastian Metz

Contact Press / Media

Dr. Sebastian Metz

Charakterisierung von Materialien und Komponenten

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2321

Christopher Voglstätter

Contact Press / Media

Christopher Voglstätter

Power-To-Gas

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5357

Christopher Hebling

Contact Press / Media

Prof. Dr. Christopher Hebling

Wasserstofftechnologien, Wasserstoffinfrastruktur

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5195

Veröffentlichungen zum Thema Elektrolyse und Power-to-Gas

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Regenerative Fuel Cells
Garche, J.; Smolinka, T.; Assunta Navarra, M.; Panero, S.; Scrosati, B.
Aufsatz in Buch
Book Article
2021 Protocol for Harmonized Measurements and Reproducibility
Lickert, T.; Hahn, D.; Smolinka, T.; Metz, S.
Vortrag
Presentation
2021 Investigations toward a Non-Aqueous Hybrid Redox-Flow Battery with a Manganese-Based Anolyte and Catholyte
Schmucker, M.; Gully, T.A.; Schmidt, A.; Schmidt, B.; Bromberger, K.; Disch, J.; Butschke, B.; Burgenmeister, B.; Sonnenberg, K.; Riedel, S.; Krossing, I.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Where Does the Journey for PEM Electrolysis have to Go in the Next 10 Years?
Smolinka, T.
Vortrag
Presentation
2021 Critical materials for water electrolysers at the example of the energy transition in Germany
Kiemel, Steffen; Smolinka, Tom; Lehner, Franz; Full, Johannes; Sauer, Alexander; Miehe, Robert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Crossing the Valley of Death. From Fundamental to Applied Research in Electrolysis
Siegmund, Daniel; Metz, Sebastian; Peinecke, Volker; Warner, Terence E.; Cremers, Carsten; Grevé, Anna; Smolinka, Tom; Segets, Doris; Apfel, Ulf-Peter
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Synthetische Kraftstoffe - Ökonomie, Gesellschaft und Nachhaltigkeit
Matschoss, P.; Hauser, E.; Müller-Langer, F.; Schröder, J.; Brand, U.; Dietrich, R.-U.; Eggemann, L.; Peters, R.; Theiss, L.; Dittmeyer, R.; Rösch, C.; Haase, M.; Millinger, M.; Terrapon-Pfaff, J.; Fuchs, A.-L.; Schmidt, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Innovationpitch: Optimierung der Elektrolyse für die Wasserstofferzeugung
Smolinka, T.
Vortrag
Presentation
2019 Initial Approaches in Benchmarking and Round Robin Testing for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers
Bender, G.; Carmo, M.; Smolinka, T.; Gago, A.; Danilovic, N.; Mueller, M.; Ganci, F.; Fallisch, A.; Lettenmeier, P.; Friedrich, K.A.; Ayers, K.; Pivovar, B.; Mergel, J.; Stolten, D.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Round Robin Testing for Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis - Phase 2
Bender, G.; Carmo, M.; Fischer, S.; Lickert, T.; Smolinka, T.; Young, J.
Vortrag
Presentation
2018 Hydraulic ex situ through-plane characterization of porous transport layers in PEM water electrolysis cells
Bromberger, Kolja; Ghinaiya, Jagdishkumar; Lickert, Thomas; Fallisch, Arne; Smolinka, Tom
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Wasserelektrolyse ist bereit für den Markthochlauf
Smolinka, Tom; Lehner, Franz; Kiemel, Steffen; Tjarks, Geert
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 What Will Be the Cost of Renewable Hydrogen Today and in the Future. Results of Comprehensive Techno-Economic Simulation-Based Analysis of one Representative Power-to-Hydrogen Plant (D3.2)
Voglstätter, C.; Wiebe, N.
Vortrag
Presentation
2018 Technische Untersuchung des Abwärmepotentials von Power-to-Gas-Anlagen
Holst, M.
Vortrag
Presentation
2018 Waste heat utilisation of power to hydrogen plants for local and district heating
Knetsch, N.; Holst, M.
Vortrag
Presentation
2018 Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Half-Cell-Potential Measurements as Tools for Degradation Analysis and AST Development within PEM water Electrolysis Test Cells
Lickert, T.; Schwarz, C.; Fallisch, A.; Friske, A.; Smolinka, T.
Vortrag
Presentation
2018 Industrialization of Water Electrolysis in Germany: Towards a GW Industry for a Successful Transition of the Energy Sector to Renewable Energies. A short overview about the main results of the study
Fallisch, A.; Kiemel, Steffen; Lehnert, F.; Miehe, Robert; Smolinka, T.; Wiebe, N.; Tjarks, G.
Vortrag
Presentation
2018 Economics & carbon dioxide avoidance cost of methanol production based on renewable hydrogen and recycled carbon dioxide - power-to-methanol
Hank, C.; Gelpke, S.; Schnabl, A.; White, R.J.; Full, J.; Wiebe, N.; Smolinka, T.; Schaadt, A.; Henning, H.-M.; Hebling, C.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 In-situ testing methods for membrane-electrode-assemblies
Groos, U.
Vortrag
Presentation
2017 Investigation on PEM water electrolysis cell design and components for a HyCon solar hydrogen generator
Fallisch, A.; Schellhase, L.; Fresko, J.; Zechmeister, M.; Zedda, M.; Ohlmann, J.; Zielke, L.; Paust, N.; Smolinka, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 The power-to-methanol process chain - a life cycle assessment and CO2 avoidance cost analysis
Hank, C.; Hömberg, J.; White, R.; Schaadt, A.
Vortrag
Presentation
2017 Development of an experimentally validated semi-empirical fully-coupled performance model of a PEM electrolysis cell with a 3-D structured porous transport layer
Tabu Ojong, E.; Kwan, J.T.H.; Nouri-Khorasani, A.; Bonakdarpour, A.; Wilkinson, D.P.; Smolinka, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Comprehensive investigation of novel pore-graded gas diffusion layers for high-performance and cost-effective proton exchange membrane electrolyzers
Lettenmeier, P.; Kolb, S.; Sata, N.; Fallisch, A.; Zielke, L.; Thiele, S.; Gago, A.S.; Friedrich, K.A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Investigation on porous transport layers for PEM electrolysers
Fallisch, A.; Ghinaiya, J.; Bromberger, K.; Kiermaier, M.; Lickert, T.; Smolinka, T.
Vortrag
Presentation
2017 PEM Water Electrolysis: Impact of Cell Design and Porous Components Properties on Mass Transport Limitation
Fouda-Onana, F.; Chelghoum, S.; Serre, G.; Bromberger, K.; Smolinka, T.; Chandesris, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Hydrogen concentrator demonstrator module with 19,8% solar-to-hydrogen conversion efficiency according to the higher heating value
Fallisch, A.; Schellhase, L.; Fresko, J.; Zedda, M.; Ohlmann, J.; Steiner, M.; Bösch, A.; Zielke, L.; Thiele, S.; Dimroth, F.; Smolinka, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Cost break down and cost reduction strategies for PEM water electrolysis systems
Smolinka, T.; Wiebe, N.; Thomassen, M.
Vortrag
Presentation
2017 Elektrischer Antriebsstrang für Arbeits- und Nutzfahrzeuge (ELAAN)
Keller, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Towards selective test protocols for accelerated in situ degradation of PEM electrolysis cell components
Lickert, T.; Schwarz, C.; Gese, P.; Fallisch, A.; Smolinka, T.
Vortrag
Presentation
2017 Model of oxygen bubbles and performance impact in the porous transport layer of PEM water electrolysis cells
Nouri-Khorasani, A.; Tabu Ojong, E.; Smolinka, T.; Wilkinson, D.P.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Characterization of PEM fuel cells by electrochemical impedance spectroscopy
Gerteisen, D.; Scherzer, A.-C.; Keller, S.
Vortrag
Presentation
2017 First investigations towards the feasibility of an Al/Br2 battery based on ionic liquids
Hog, M.; Burgenmeister, B.; Bromberger, K.; Schuster, M.; Riedel, S.; Krossing, I.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Towards low-cost and efficient hydrogen production by PEM water electrolysis - design and performance optimization for a high-pressure stack. Result of the European Project "NOVEL"
Smolinka, T.; Lickert, T.; Gese, P.; Georg, A.
Vortrag
Presentation
2013 Position dependent analysis of membrane electrode assembly degradation of a direct methanol fuel cell via electrochemical impedance spectroscopy
Hartmann, P.; Zamel, N.; Gerteisen, D.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

This list has been generated from the publication platform Fraunhofer-Publica