Elektrolyse und Elektrosynthese

Die Skalierbarkeit unserer validierten Forschungsergebnisse ausgehend vom Labormaßstab sichert einen reibungslosen Transfer der Technologie in Ihre Produktion.

Nachweisgestützte Konzepte verringern Entwicklungsrisiken, erhöhen die Betriebssicherheit und erfüllen Compliance-Anforderungen.

Schnelles Screening, Rund-um-die-Uhr-Automatisierung und virtuelle Tests verkürzen Ihre Entwicklungszeiten und Ihre Time-to-market.

Ihre Prozesse werden zuverlässig reproduzierbar und vergleichbar– dank standardisierter Protokolle und Automatisierung.

Belastbare Daten erlauben eine fundierte Auswahl von Werkstoffen und sichere Technologieentscheidungen für effiziente Prozesse, langlebige Apparaturen und niedrige Kosten.

Eine transparente Dokumentation und systemische Validierungen beschleunigen Genehmigungsprozesse.

 

Katalysator- und Elektrodenentwicklung

Wir entwickeln, charakterisieren und skalieren geträgerte Katalysatoren sowie Elektroden für Elektrolyse und Brennstoffzellen, von der Synthese bis zur validierten Anwendung. State-of-the-Art-Labore und Analytik sichern belastbare Ergebnisse: Von Rohrofen mit verschiedenen Gasatmosphären über Gefriertrocknung, überkritische Trocknung mittels CO2, bis zu umfassender physikalisch-chemischer Charakterisierung. Die In-situ-/Nahe-in-situ-Elektrochemie (RDE/DEMS) verkürzt Iterationszyklen, während strukturaufgelöste Ex-situ-Analysen das Verständnis von Material- und Elektrodenarchitektur vertiefen. Eine präzise Elektrodenfertigung, auch ohne PFAS, ermöglicht übertragbare Performance.

Wir bieten an:

  • Entwicklung und Scale-up von Katalysatoren/Trägern (Batch bis 100 g, Flow, bis kg-Maßstab)
  • Physikalische/chemische Analyse: Physisorption, Quecksilberporosimetrie (MIP), XRD, REM-EDX, Laserbeugung, Zetapotential, ICP-MS, Wassersorpiton
  • Schnelles elektrochemisches Screening (RDE, DEMS) für Reaktions-/Korrosionskinetik
  • Elektrodenfertigung: Airbrush-Hot-Spray, automatisiertes Sprühcoating, Inkjet, Rakeln
  • Tintenentwicklung (stabile Tinten für Druck-, Hand- und Automatikcoating)
  • MEA/CCM-Herstellung für PEM/AEM, mit/ohne GDL, auch mikrostrukturiert
  • Struktur- und Post-mortem-Analytik: Ionen-Ätzquerschnitte, REM-EDX
  • Bewertung von Beladung, Ionomeranteil und Bindern; Korrosionsmessungen
  • Analyse weiterer Zellkomponenten und Referenzstandards für Vergleichbarkeit

Fachkontakt

Contact Press / Media

M.Sc. Annabelle Maletzko

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7
76327 Pfinztal

Telefon +49 721 4640-551

Einzelzellentests, Stacktests und Simulation

Wir charakterisieren Elektrolyse-Komponenten und -Stacks unter realitätsnahen Bedingungen, von 4- bis 25-cm²-Einzelzellen bis zu Kurzstacks mit 20 kW. Vollautomatisierte Teststände, Online-Analytik und standardisierte Protokolle (inkl. AST) liefern robuste Performance- und Degradationsdaten. Ergänzend simulieren wir 1D-Stacks und 3D-Strömung, um Betriebsstrategien, Medienversorgung und Regelung zu optimieren und Designhypothesen datenbasiert abzusichern.

Wir bieten an:

  • Einzelzellentests (PEM/AEM): bis 80 A, 4 bis 25 cm², beheizbare Zellen, operando-Setups, 24/7, ortsaufgelöste Messungen in 25 cm² segmentierter Zelle
  • Stacktests: bis 20 kW, bis 1.000 A, bis 30 bar (Anode/Kathode), Zellflächen ~400 cm², Stromrippel, Langzeit
  • Elektrochemische Methoden: EIS, LSV, CV, Grenzstrom, automatisierte Lastprofile
  • Online-/quasi-Online-Analytik: Online-MS (Cross-over), ICP-MS (Wasserverunreinigungen)
  • Querschnitte/Ex-situ: Ionenfräsen, SEM-EDX für Struktur, Komposition, Kontamination
  • Simulation: 1D-Stackmodelle (polarisations-/kennfeldbasiert) für Druck, Temperatur, Hydratation, Stöchiometrie
  • 3D-CFD für Zellen/Manifolds (Verteilung, Druckverlust, Flutungs-/Trocknungseffekte)
  • Modelica-Umgebung: virtuelles Testen, Regler-/BoP-Auslegung, Validierung gegen EIS/LSV/CV und MS
  • QA & Referenzkomponenten, Echtzeit-Datenzugriff, flexibel konfigurierbare Prüfstände

 

Fachkontakt

Stefan Reusner

Contact Press / Media

Dipl.-Ing. Stefan Reusner

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7
76327 Pfinztal

Telefon +49 721 4640-165

Elektrosynthese

Wir elektrifizieren chemische Synthesen für selektive Oxidationen/Reduktionen – atom-effizient, sicher (abschaltbar), häufig bei Raumtemperatur und mit hoher Selektivität durch präzise Potenzialsteuerung. Wir decken den gesamten Pfad ab: Literatur/LCA/LCC, Machbarkeit, Reaktionsoptimierung, Elektrodenentwicklung, Transfer von Batch zu Flow sowie Scale-up bis Pilot.

Wir bieten an:

  • Machbarkeitsstudien neuer elektrosynthetischer Routen; Prozessoptimierung
  • Elektrodenpräparation, -charakterisierung und -optimierung (Sheets/Foams/GDL; Spray, Galvano, Druck)
  • Reaktoren: geteilte/ungeteilte Batchzellen; Flow 5 bis 100 cm²; Pilot-Stack 500 cm²; maßgeschneiderte Teststände
  • Elektrochemische Ausstattung: Potentiostaten 0 bis 80 A; RRDE; CV; Online-/Offline-Analytik
  • Custom Reactor Design und In-house Fertigung (Werkstatt)
  • Scale-up Batch→Flow→Stack, inkl. Kühlkonzepte und Regelung
  • 3D-Simulation zur Strömungsoptimierung zur Verbesserung des Mischverhaltens in den Zellen

Fachkontakt

Contact Press / Media

Dr.-Ing. Robin Kunkel

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Joseph-von-Fraunhofer-Straße 7
76327 Pfinztal

Telefon +49 721 4640-504