Materialien - Wasserstofftechnologie

Kernthema der Forschungsgruppe "Wasserstoff" ist die Herstellung von grünem Wasserstoff mittels PEM-Elektrolyse. In diesem Bereich erforschen wir neuartige Katalysatormaterialien, die mittels Dünnschichttechniken hergestellt werden und wie diese in PEM-Elektrolysezelle integriert werden können. Zusätzlich nutzen wir Dünnschichttechniken um Korrosionsschutzschichten und Schichten zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen benachbarten Bauteilen innerhalb einer Elektrolysezelle herzustellen.

PEM-Elektrolyse mit optimierten Katalysatoren

Ziel der Entwicklung eines neuartigen Katalysatormaterials ist es stets, sehr teure Materialien, wie beispielsweise Iridium, das typischerweise als Katalysatormaterial in industriellen Elektrolyseuren verwendet wird zu reduzieren oder zu ersetzen und dabei die Effizienz der Zelle beizubehalten oder zu erhöhen. Dazu setzten wir Dünnschichtverfahren wie Magnetron Sputtern ein, beispielsweise in der Form von reaktiven und/oder co-Sputterprozessen. Für die Charakterisierung der Katalysatoren steht eine umfangreiche Materialanalyse am ISFH zur Verfügung. Zusätzlich erfolgt einer elektrochemische Analyse in Drei-Elektroden-Aufbauten und unter realen Bedingungen in unserem Elektrolyseteststand zur Charakterisierung von PEM-Elektrolyse-Einzelzellen.

Nebenbereich: Ammoniak-Brennstoffzellen

Neben Katalysatormaterialien für PEM-Elektrolysezellen erforschen wir ebenfalls neuartige Katalysatormaterialien  zur direkten Nutzung von Ammoniak in Niedertemperatur-Direkt-Ammoniak-Brennstoffzellen. Dabei setzen wir auf innovative Materialwissenschaften, um die Effizienz der Katalysatoren zu maximieren und deren Haltbarkeit zu verbessern.

Haltbarkeit & Effizienz durch Materialentwicklung

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Korrosionsschutzschichten für die verschiedenen Bauteile, die in der Wasserelektrolysezelle verwendet werden. Dies ist besonders wichtig, um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Komponenten in wasserstoffbasierten Energiesystemen zu gewährleisten.

Mit modernen PEM-Elektrolyse-Testständen analysieren wir modifizierte und verbesserte Komponenten der Elektrolysezellen in Einzelzellanordnungen. Unsere umfangreichen materialwissenschaftlichen Untersuchungen und optischen Analysen tragen dazu bei, die Technologie von der Laborphase bis zur industriellen Produktion voranzutreiben.