Innovative Wasserstofftechnologie vorantreiben

Seine Aufgabe: eine neue Generation von leistungsstarken, skalierbaren Elektrolyseuren zu entwickeln, die die Produktion von erschwinglichem und nachhaltigem Wasserstoff beschleunigen.

Unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) vereint PEPPER acht Projektteilnehmer Projektteilnehmer aus sechs EU-Mitgliedstaaten, die ihre Expertise in den Bereichen fortschrittliche Materialien, Energiesysteme, Elektrochemie und Elektrolyse im industriellen Maßstab einbringen. Während der Laufzeit plant das Projekt einen Durchbruch bei planaren protonenleitenden keramischen Zellen für Elektrolyseanwendungen und dabei sowohl Wärme als auch Elektrizität nutzen.

Der dringende Bedarf an Innovation und die Antwort von PEPPER

Während Europa zu einem klimaneutralen Energiesystem übergeht, wird Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen eine wichtige Rolle spielen - insbesondere in schwer zugänglichen Sektoren wie der Stahlindustrie, der Chemie und dem Transportwesen.

Die derzeitige Produktion von grünem Wasserstoff hat jedoch Probleme, die prognostizierte Nachfrage zu decken.

Um Wasserstoff in größerem Umfang verfügbar zu machen, müssen wichtige Herausforderungen bei der Produktion angegangen werden. Herausforderungen, wie den hohen Energieverbrauch, die Abhängigkeit von knappen Materialien oder begrenzte Skalierbarkeit für die industrielle Integration.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Niedrig- oder Hochtemperatur-Elektrolyse-Systemen zielt PEPPER auf den mittleren Temperaturbereich (400-600°C), in dem der PCCEL arbeitet. Dieser mittlereTemperaturbereich ermöglicht die Wiederverwendung von Abwärme aus industriellen Prozessen und reduziert den Strombedarf bei gleichzeitig hoher Effizienz. Außerdem unterstützt er eine reibungslosere Integration in die bestehende Infrastruktur und reduziert die Abhängigkeit von teuren und kritischen Rohstoffen.

PEPPER wird großflächige planare PCCELs (100 cm²) entwickeln und demonstrieren, die in kompakte Shortstacks die in kompakte Short-Stacks integriert sind, eine Form, die für die industrielle Integration in der Praxis optimiert ist. Zwei komplementäre Zelldesigns sind in der Entwicklung: cermetgestützte und metallgestützte Technologien. Letztere ermöglichen es, den Verbrauch an Seltenen Erden und Kobalt um bis zu 90 % zu reduzieren und gleichzeitig die Resistenz gegen saure Verunreinigungen wie Chrom und Silizium zu erhöhen.

Zu den technischen Zielen von PEPPER gehören:

≥ 90% faradischer Wirkungsgrad

Das bedeutet, dass fast der gesamte eingesetzte Strom direkt in die Erzeugung von Wasserstoff fließt.

≥ 0,75 A/cm² Stromdichte bei Nennkapazität

Zeigt eine hohe Wasserstoffproduktionsrate unter ausgeglichenen Energiebedingungen an und verbessert den Wirkungsgrad.

Dünnschichtige, mehrschichtige Elektrolytarchitekturen (Elektrolyte <5 μm)

Sehr dünne Schichten, die dazu beitragen, dass das Gerät effizienter arbeitet und gleichzeitig stark und kompakt bleibt.

Validierte Elektrolyseleistung unter realistischen Betriebsbedingungen

Nachweis, dass die Zellen unter Druck sicher und zuverlässig arbeiten, und gleichzeitig Demonstration des Stacks im Betrieb bei Atmosphärendruck.

Integrierte 3D-Modellierung zur Optimierung des thermischen und elektrochemischen Verhaltens

Einsatz fortschrittlicher Computersimulationen, um sicherzustellen, dass das System reibungslos, gleichmäßig und effizient läuft, und effizient.

Das Projekt umfasst die Entwicklung vollständiger techno-ökonomischer und Lebenszyklus-Bewertungen, die die neuen planaren PCCEL-Systeme mit den heutigen Festoxidelektrolysen (SOEL) vergleichen Benchmarks. Diese Ergebnisse werden die Kommerzialisierungs-Roadmap von PEPPER prägen, die die Marktreife bis 2035 zum Ziel hat.