MeGaCAM

Wasserstoff kann in Zukunft eine entscheidende Rolle bei der Dekarbonisierung von Industrie, Verkehr und Energiesystemen spielen. Der angestrebte Ausbau der Elektrolysetechnologie zur effizienten Wasserstofferzeugung erfordert wesentliche Fortschritte. Die Anionaustauschmembran-Wasserelektrolyse (AEMWE) vereint die kompakte Bauweise inklusive hoher Leistungsdichte der Protonenaustauschmembran (PEM)-Wasserelektrolyse mit dem Einsatz kostengünstiger und robuster Materialien der alkalischen Wasserelektrolyse (AEL) und ist damit eine weitere vielversprechende Technologie für die zukünftige kostengünstige Erzeugung von grünem Wasserstoff. Wie auch für die anderen Elektrolysetechnologien stellt der Gasdurchtritt durch die dünne Membran eine anhaltende Herausforderung für AEM-Elektrolyseure dar. Neben Wirkungsgradverlusten und Degradationserscheinungen kann dies insbesondere durch die Bildung explosionsfähiger Gasgemische die Betriebssicherheit negativ beeinflussen.

Das Projekt „MeGaCAM – Mechanistisches Verständnis zum Gas-Crossover in der AEM-Wasserelektrolyse zur Entwicklung von sicheren Druckelektrolyseuren“ wird in Zusammenarbeit mit der Leibniz-Universität Hannover (LUH) durchgeführt und zielt darauf ab, eine validierte, mechanistische Beschreibung verschiedener Transportphänomene (wie diffusive, konvektive, elektroosmotische und Rekombinationsprozesse), die die Gaspermeation beeinflussen, zu erstellen. Darüber hinaus werden erste praktische Strategien zur Minderung dieser Phänomene identifiziert, um die technischen Herausforderungen für einen sicheren und effizienten Betrieb von AEM-Elektrolyseuren unter erhöhtem Druck zu bewältigen.

Die Forschungsgruppe am ICVT strebt die Entwicklung eines multifunktionalen Prüfstandsystems an, das für präzise Vollzellen- und Langzeittests geeignet ist und dem Hochdruckbetrieb standhält. Darüber hinaus werden komplexe Wechselwirkungen zwischen Materialstruktur, Membranverhalten, Betriebsbedingungen und Gaspermeation experimentell untersucht, was eine zentrale Grundlage für die Modellierung und Validierung bildet.