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

Contact Press / Media

Dr. Tom Smolinka

Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, Entwicklung von PEM-Elektrolysesystemen

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

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Dr.-Ing. Arne Fallisch

Charakterisierung von Materialien und Komponenten

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

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Christopher Voglstätter

Power-To-Gas

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
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Christopher Hebling

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Dr. Christopher Hebling

Wasserstofftechnologien, Wasserstoffinfrastruktur

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

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Veröffentlichungen zum Thema Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse

YearTitle/AuthorDocument Type
2016Analyzing the Temporal Development of the Cathode Catalyst Layer Properties During Accelerated Stress Tests: Presentation held at Fuel Cells Science and Technology 2016 2016, Glasgow, Great Britain, 13.04.2016-14.04.2016
Sadeler, C.; Gerteisen, D.; Groos, U.
Presentation
2016Characteristic low frequency time constants derived from impedance spectra of fuel cell stacks: Presentation held at Modval 13, Lausanne, Switzerland, March 22nd, 2016
Keller, S.; Özel, T.; Scherzer, A.-C.; Gerteisen, D.; Groos, U.
Presentation
2016German Developments in Fuel Cell Technology
Groos, U.
Journal Article
2016Korrosion von Bipolarplatten in PEM-Elektrolyseuren und Brennstoffzellen
Georg, A.
Book Article
2016Recent Development in Direct Generation of Hydrogen Using Multi-Junction Solar Cells
Ohlmann, J.; Sanchez, J.M.; Lackner, D.; Förster, P.; Steiner, M.; Fallisch, A.; Dimroth, F.
Conference Paper
2016Spatially resolved testing of automotive single cells: Presentation held at Technical Forum Hannover Trade Fair 2016, Hannover, Germany, 27.04.2016
Groos, U.
Presentation
2015Cost break down and analysis of PEM electrolysis systems for different industrial and power to gas applications: Poster presented at 9th International Renewable Energy Storage Conference and Exhibition, IRES 2015, Düsseldorf, Germany, 09.03.2015-11.03.2015
Smolinka, T.; Voglstätter, C.; Fallisch, A.
Poster
2015Cost break down and analysis of PEM electrolysis systems for different industrial and power to gas applications: Presentation held at World of Energy Solutions 2015, Stuttgart, Germany, October 12, 2015
Smolinka, T.
Presentation
2015Fundamentals of PEM water electrolysis
Smolinka, T.; Tabu Ojong, E.; Lickert, T.
Book Article
2014Benzene removal over a fixed bed of wood char: The effect of pyrolysis temperature and activation with CO2 on the char reactivity
Burhenne, L.; Aicher, T.
Journal Article
2014A future German energy systen with a dominating contribution from renewable energies: A holistic model based on hourly simulation
Palzer, A.; Henning, H.-M.
Journal Article
2014Highly efficient solar hydrogen generation - an integrated concept joining III-V solar cells with PEM electrolysis cells
Rau, S.; Vierrath, S.; Ohlmann, J.; Fallisch, A.; Lackner, D.; Dimroth, F.; Smolinka, T.
Journal Article
2014Hydrogen Production From Renewable Energies - Electrolyser Technologies
Smolinka, T.; Tabu Ojong, E.; Garche, J.
Book Article
2014Tomography based screening of flow field / current collector combinations for PEM water electrolysis
Zielke, L.; Fallisch, A.; Paust, N.; Zengerle, R.; Thiele, S.
Journal Article
2014Water electrolysis: Status and potential for development: Presentation held at Joint NOW GmbH - FCH JU Water Electrolysis Day 2014, Brussels, Belgium, 03.04.2014
Smolinka, T.
Presentation
2013Enersta - Autonome und unterbrechungsfreie Stromversorgung: Vortrag gehalten auf der NIP Vollversammlung 2013, Berlin, Germany, 18.06.2013
Koch, W.
Presentation
2013Hydrogen infrastructure for a sustainable mobility - a roadmap for the German Federal State Baden-Wuerttemberg until 2030: Presentation held at World of Energy Solutions Conference 2013, Stuttgart, Germany, 30.09.2013-02.10.2013
Hebling, C.; Smolinka, T.; Voglstätter, C.
Presentation
2013Hydrogen production by water electrolysis: Progress and challenges of a key technology for renewable energies. A short introduction: Presentation held at 5th World Hydrogen Technology Convention, WHTC 2013, Shanghai, China (R.O.), 25.09.-28.09.2013
Smolinka, T.
Presentation
2013Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse - Stand und Vergleich der Technologien. Eine kurze Einführung: Vortrag gehalten auf dem Innovationsforum Power-to-Gas-to-Power 2013, Leipzig, Germany, 25.04.2013
Smolinka, T.
Presentation
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