Charakterisierung von PEM-Elektrolysezellstapeln

Seitenansicht eines neuen Teststandes zur Charakterisierung von PEM-Elektrolysezellstapeln für Power-to-Gas-Anwendungen.

Langzeittest eines Druckelektrolyse-Zellstapels

... zur Wasserstofferzeugung am Fraunhofer ISE. Durch die Langzeitmessungen wird das Degradationsverhalten neuartiger Komponenten untersucht

HyCon-Prototyp

... zur Erzeugung solaren Wasserstoffs direkt aus Sonnenlicht durch Elektrolyse von Wasser. Das Modul ist aufgebaut aus acht III-V-Solarzellen, die elektrisch jeweils direkt mit einer PEM-Elektrolysezelle gekoppelt sind. Dadurch können sehr hohe Wirkungsgrade erreicht werden.

Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse

Im Thema Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse 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

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Dr. Tom Smolinka

Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, Entwicklung von PEM-Elektrolysesystemen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5212

Arne Fallisch

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Dr. Arne Fallisch

Charakterisierung von Materialien und Komponenten

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2034

Christopher Voglstätter

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Christopher Voglstätter

Power-To-Gas

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5357

Christopher Hebling

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Dr. Christopher Hebling

Wasserstofftechnologien, Wasserstoffinfrastruktur

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5195

Veröffentlichungen zum Thema Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse

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