Verbundvorhaben ARCADE: Fortgeschrittene und robuste metallgetragene Zelle mit protonleitender Keramik für die Wasserdampfelektrolyse und die Dekarbonisierung des Energiesystems

Das Projekt ARCADE zielt darauf, mit industriellen Herstellverfahren einen innovativen, flexiblen und kostengünstigen elektrochemischen Reaktor in erster Linie für Elektrolyseanwendungen für Energie-systeme herzustellen und zu demonstrieren. Niedrige Kosten werden dadurch erreicht, dass auf Grund der innovativen metallgestützten Zellarchitektur der Bedarf an teuren keramischen Materialien reduziert und die thermische Leitfähigkeit verbessert wird. Die Verwendung von Hochtemperatur-protonenleitenden Keramikmaterialien wird einen Betrieb bei ca. 600 °C erlauben und damit die Degradation reduzieren. Gasdichte dünne Elektrolyte, die eine Hauptherausforderung bei der Entwicklung metallgestützter Zelltechnik darstellen, werden mit einer einzigartigen patentgeschützten Methode hergestellt, die das nasskeramische Herstellverfahren mit physikalischer Dampfphasenabscheidung (PVD) kombiniert und damit eine Herstellung bei moderaten Bedingungen erlaubt. Die Entwicklung von Zusammensetzung, Mikrostrukturen und Herstellverfahren wird der hauptsächliche Gegenstand der Materialforschung sein. Zellen mit einer für eine industrielle Anwendung relevanten Größe von ca. 100 cm2 werden hergestellt und in einer Laborumgebung, die die Bedingungen in der industriellen Anwendung simuliert, getestet werden. Schließlich wird eine techno-ökonomische Bewertung des vorgeschlagenen elektrochemischen Reaktors durchgeführt, um ihn gegenüber alternativen Elektrolysetechnologien sowie seiner Integration in relevante Power-to-X-Szenarien zu bewerten. Im Rahmen der deutsch-französischen Ausschreibung ermöglicht es ARCADE, die komplementären einzigartigen Expertisen von 3 akademischen Partnern: CNRS in Frankreich, EIFER sowie DLR in Deutschland sowie von 2 Industriepartnern, Ceraco in Deutschland und Air Liquide in Frankreich, zu bündeln. Dadurch wird der Austausch von jungen Wissenschaftlern ermöglicht.