Electrolysis & Fuel Cells: Overall Research on Electrode Coating Processes

Die Katalysatorschicht in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren ist aus Katalysator (i.d.R. Platin auf Kohlenstoffträger zur Katalyse der Energiewandlung und zur Elektronenleitung) und Ionomer (für die Protonenleitung) aufgebaut. Für den Beschichtungsprozess werden die Bestandteile über ein Lösemittel dispergiert und auf die für die Beschichtungsmethode notwendigen rheologischen Eigenschaften eingestellt. Heute üblich ist das sogenannte Dekalverfahren, bei welchem die Katalysatortinte zunächst auf eine (Teflon-artige) Dekalfolie aufgetragen und getrocknet wird und anschließend ein Transfer von der Dekalfolie auf die Elektrolyse- bzw. Brennstoffzellenmembran erfolgt. Die Katalysatorschicht muss dabei mehrere Eigenschaften aufweisen:

  • Hohe Diffusivität der Reaktanten an die aktiven Zentren des Katalysators
  • Hohe Elektronenleitung (über die Anbindung des Katalysators an einen elektrisch leitenden Katalysatorträger, der über leitende Verbindungen an die Bipolarplatte kontaktiert)
  • Hohe Protonenleitung (über die Anbindung des Katalysators an das Ionomer, das über protonenleitende Verbindungen an die Membran kontaktiert)

Die Herstellung von Katalysatorschichten im Labormaßstab ist mittlerweile weit fortgeschritten. Im Hinblick auf die erwarteten Änderungen im industriellen Herstellungsprozess untersuchen die Projektpartner in OREO folgende Fragestellungen:

  • Welchen Einfluss haben verschiedene Katalysatormaterialien im Zusammenhang mit verschiedenen Prozessvariationen bei der Beschichtung auf die Struktur der Katalysatorschicht?
  • Welchen Einfluss haben verschiedene Strukturen der Katalysatorschicht auf die Leistung und das Alterungsverhalten bei Elektrolyse und Brennstoffzelle?

Förderkennzeichen
03B11018

Partner Laufzeitbeginn Laufzeitende Fördersumme
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein01.01.2131.12.231.691.542,00 €
Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG01.01.2131.12.23282.456,00 €
Benecke-Kaliko AG01.01.2131.12.23300.838,00 €
AUDI AG01.01.2131.12.23405.142,00 €
2.679.978,00 €

Zuordnung zu Forschung und Entwicklung