Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAMDeutschlandweit einzigartige Forschungsinfrastruktur für die Entwicklung und Erprobung großformatiger Elektroden für die alkalische Wasserelektrolyse
Baustart des Prototypenzentrums für Elektrolysetechnologien am Fraunhofer IFAM Dresden
Mit dem Bau eines neuen Prototypenzentrums erweitert das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM am Standort Dresden seine Forschungsinfrastruktur im Bereich Wasserstofftechnologien. Der Neubau innerhalb des Fraunhofer-Institutszentrums Dresden schafft künftig die Voraussetzungen, um Elektroden für die alkalische Wasserelektrolyse (AEL/AEM) im industriell relevanten Maßstab zu fertigen, weiterzuentwickeln und unter anwendungsnahen Bedingungen zu erproben. Die Fertigstellung des Gebäudes ist für Sommer 2028 vorgesehen.
Die alkalische Wasserelektrolyse ist eine wichtige Technologie für die Herstellung von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien. Vor dem Hintergrund der Energiewende und der damit verbundenen Nutzung klimafreundlicher Energieträger wie Wasserstoff hat das Fraunhofer IFAM Dresden in den vergangenen Jahren umfassende Kompetenzen in der Werkstoff- und Fertigungstechnologie für Elektroden der Wasserelektrolyse aufgebaut. Ein Schwerpunkt liegt auf dreidimensionalen zellularen metallischen Strukturen wie Netzen, Schäumen, Streckmetallen und Faserstrukturen, die als Elektrodensubstrate eingesetzt und mit leistungsfähigen Katalysatoren beschichtet werden können.
Mit dem neuen Prototypenzentrum soll nun der Schritt von der Entwicklung im Labormaßstab hin zu industriell relevanten Dimensionen ermöglicht werden. Ziel ist es, neue Elektrodenkonzepte bis zu einem hohen Technologiereifegrad weiterzuentwickeln und die Lücke zwischen Forschung und industrieller Anwendung zu schließen. Einzigartig in Deutschland schafft das Zentrum dafür eine durchgängige Infrastruktur von der Fertigung großformatiger Elektroden über deren Integration in Elektrolysezellen bis hin zur Erprobung unter praxisnahen Bedingungen unter hohem Druck und Temperatur. Die unmittelbare Einbindung in die vorhandene werkstoff- und fertigungstechnologische Forschungsinfrastruktur sowie die analytischen Kompetenzen des Fraunhofer IFAM ist dabei ein wesentlicher Bestandteil des Konzepts.
Vom Werkstoff bis zum großformatigen Prototyp
Der Neubau schließt unmittelbar an die bestehende Gebäudestruktur des Fraunhofer IFAM Dresden an. Nach aktueller Planung entsteht eine Nutzfläche von rund 462 Quadratmetern, davon etwa 369 Quadratmeter Laborfläche, die unmittelbar mit den vorhandenen Labor- und Technikumsflächen verbunden sind.
Die technische Infrastruktur wird speziell auf die Fertigung und Erprobung großformatiger Elektroden ausgerichtet. Vorgesehen sind unter anderem Anlagen für Beschichtungs- und Wärmebehandlungsprozesse sowie Technologien für den Aufbau und die Verbindung von Elektroden und Elektrolysezellen. Elektrolyse-Testzellen und entsprechende Prüfstände mit bis zu 40 kW Elektrolyseleistung sollen es ermöglichen, Betriebseigenschaften und Langzeitstabilität von Elektroden im Quadratmetermaßstab zu untersuchen.
Damit entsteht am Standort Dresden eine Forschungsinfrastruktur, in der Werkstoffentwicklung, Fertigungstechnologie, Komponentenentwicklung und Erprobung eng miteinander verzahnt werden können. Die vorhandenen analytischen Kompetenzen des Fraunhofer IFAM können dabei unmittelbar in die Entwicklung einbezogen werden.
Brücke zwischen Forschung und industrieller Anwendung
Mit dem Prototypenzentrum stärkt das Fraunhofer IFAM Dresden insbesondere die Überführung neuer Elektroden- und Fertigungstechnologien aus dem Labor in anwendungsnahe Größenordnungen. Unternehmen sollen damit künftig die Möglichkeit erhalten, gemeinsam mit den Forschenden neue Materialien, Herstellungsverfahren und Elektrodenkonzepte unter industrienahen Bedingungen zu entwickeln und zu validieren.
Für das Fraunhofer IFAM ist der Neubau ein wichtiger strategischer Schritt beim weiteren Ausbau der Wasserstoffforschung am Standort Dresden. Die bisher entwickelten Technologien sollen mit der neuen Infrastruktur bis zu einem Technologiereifegrad von mindestens TRL 7 weitergeführt werden können. Damit wird die Grundlage geschaffen, Forschungsergebnisse schneller in Richtung industrieller Nutzung zu überführen und Entwicklungspartner aus dem deutschen und internationalen Elektrolyseurbau bei der Skalierung innovativer Elektroden- und Fertigungstechnologien zu unterstützen.
»Mit dem Prototypenzentrum schaffen wir in Dresden eine Forschungsinfrastruktur, die es in dieser Form in Deutschland bislang nicht gibt. Unsere Werkstoffkompetenz in Kombination mit tiefstem elektrochemischem Verständnis ist die entscheidende Grundlage für die nächsten Schritte gemeinsam mit der Industrie. Wir können damit unsere Entwicklungen konsequent vom Werkstoff und der Elektrode bis in industriell relevante Dimensionen überführen. Damit schlagen wir eine wichtige Brücke zwischen Forschung und Anwendung und stärken zugleich den Forschungsstandort Dresden im Bereich der Wasserstofftechnologien,« fasst Prof. Thomas Weißgärber, Institutsleiter des Fraunhofer IFAM Dresden, zusammen.
Mit der geplanten Fertigstellung im Sommer 2028 wird das Prototypenzentrum die bestehenden Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten des Fraunhofer IFAM Dresden wesentlich ergänzen und neue Möglichkeiten für gemeinsame Projekte mit Partnern aus Forschung und Industrie eröffnen.
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