Wasserstoff ist ein entscheidendes Element für die Dekarbonisierung großer Industriezweige wie der Stahl- und chemischen Industrie sowie des Schwerlastverkehrs. Mit den derzeitigen Produktionsmethoden kann die schnell wachsende Nachfrage , die bis 2030 weltweit auf 175 Millionen Tonnen ansteigen soll, nicht gedeckt werden.
Das von der EU finanzierte Projekt PEPPER (Performant and Efficient Planar Proton-conducting Electrolysis Reactor) entwickelt eine neue Klasse fortschrittlicher Elektrolysetechnologie, um die Produktion von grünem Wasserstoff effizienter, kostengünstiger und skalierbar zu machen.
Welche Innovation bringt PEPPER für die Elektrolyse?
Im Rahmen von PEPPER werden planare protonenleitende keramische Elektrolysezellen (PCCELs) entwickelt, die bei 600°C arbeiten, einer Temperatur, die die Integration mit industrieller Abwärme ermöglicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Flüssigwasser-Elektrolyse-Technologien wird der Stromverbrauch um bis zu 20 % reduziert und damit die Energieeffizienz erheblich gesteigert. Das einzigartige planare Zelldesign ermöglicht hohe Leistung, kompaktes Design, minimiert den Rohstoffeinsatz, einschließlich kritischer Materialien wie Seltenerdmetalle, und senkt die Betriebskosten.
Aufgaben des Instituts für Technische Thermodynamik
Unser Institut übernimmt die Koordination innerhalb des Projekts und trägt maßgeblich zur technologischen Entwicklung bei. Ein zentrales Arbeitsfeld ist die Entwicklung des PCCEL-Stacks, einer neuartigen Zellarchitektur für elektrochemische Anwendungen.
Darüber hinaus arbeiten wir an der Erstellung eines dreidimensionalen numerischen Modells zur detaillierten Simulation und Analyse der Zellprozesse. Wir unterstützen zudem aktiv die Weiterentwicklung der PCC-Zelle und bringen dabei umfassendes Know-how aus den Bereichen Materialwissenschaften, Simulation und Systemintegration ein.
Ziele und Wirkungen von PEPPER
Technologie zur Skalierung Entwicklung von zwei robusten planaren Zelltechnologien, die PCC-Zellen mit einer Größe von bis zu 100 cm² herstellen.
Leistungsvalidierung Testen und Optimieren von PCCELs unter verschiedenen Betriebsbedingungen, um langfristige Haltbarkeit und Effizienz zu gewährleisten.
Systemintegration Entwicklung spezieller, auf den PCCEL-Betrieb zugeschnittener Kurzstapel, die den industriellen Einsatz ermöglichen.
Benchmarking & Nachhaltigkeit Durchführung von Vergleichsstudien mit der Festoxidelektrolyse (SOEL), unterstützt durch umfassende Lebenszyklusanalysen (LCA) zur Bewertung der ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile.
Beschleunigung der Kommerzialisierung Vorantreiben der technologischen Bereitschaft von TRL 2 auf TRL 4, um die Grundlage für eine schnelle industrielle Nutzung zu schaffen.
Durch die Festlegung neuer Leistungsmaßstäbe und eines Fahrplans für den großtechnischen Einsatz stärkt PEPPER die europäische Führungsrolle in der Wasserstofftechnologie und trägt zu einer saubereren, nachhaltigeren Energiezukunft bei.
PEPPER auf einen Blick
Projekt
PEPPER (Performant and Efficient Planar Proton-conducting Electrolysis Reactor)
