Großskalige Massenproduktion preiswerter: Fraunhofer-Forschende senken Kosten für PEM-Elektrolyseure

Freiburg - Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben ein neues Zell- und Stackdesign für Elektrolyseure entwickelt und patentieren lassen.

Der am Fraunhofer ISE entwickelte Halbzellenverbund (HZV) vereint die Funktionalität der Einzelkomponenten konventioneller Designs wie Einfassung, Dichtelement, Kanalstrukturen für die Medienversorgung und poröse Transportschicht in nur einem Bauteil – jedoch ohne Verwendung eines zusätzlichen Rahmenteils.

Die Vorteile, die durch den Einsatz des Halbzellenverbunds entstehen, sind nach Angaben des ISE vielfältig: Damit werden Material- und Herstellkosten reduziert, die Bauteilanzahl verringert und somit die Montage vereinfacht. Zudem bieten sich danach neue Möglichkeiten wie Flächenskalierung, automatisierte Herstellverfahren sowie eine vereinfachte Qualitätsprüfung eines Halbzellenverbunds vor der Montage.

Auf einer Fläche von 150 cm² konnten die Forschenden bereits zeigen, dass der Halbzellenverbund im Betrieb in der Lage ist, Druck- und Temperaturwechsellasten auf der Anode bzw. Kathode bis 10 bar und 80 °C ohne nennenswerte Leistungseinbußen zu gewährleisten. Aufgrund dieser positiven Ergebnisse der Machbarkeitsanalyse wurde das entwickelte Design und Herstellverfahren zum Patent angemeldet.

Aktuell wird eine Skalierung auf größere Zellflächen bis 600 cm² mit höherem Wasserstoffgasdruck angestrebt, um eine industriell relevante Ausführung bei vergleichbaren Leistungsdichten wie in der Machbarkeitsanalyse zu erreichen.