Forschung & Entwicklung

Im Fokus der Arbeiten am Institut stehen die Entwicklung und Erforschung von Kernkomponenten für PEM-Brennstoffzellen und PEM-Elektrolysezellen.
Die industrielle Anwendung der einzelnen Komponenten auf Systemebene ist hierbei primäres Ziel unserer Forschungstätigkeiten. Weiterhin beschäftigen wir uns mit der Entwicklung und Optimierung der Verfahrenstechnik (z.B. Siebdrucktechnologie) zur Kommerzialisierung der Kernkomponenten. Eine reproduzierbare und kosteneffiziente Herstellung aller Komponenten ist hierbei wesentlich.

HIAT Research & Development (PDF, 2.5MB)

PEMFC Elektrokatalysatoren

PEM Elektrolyse

Entwicklung von innovativen Elektrokataly-
satoren für den Einsatz in PEFC-, HT-PEFC-
und DMFC-Elektroden.
Erfahren Sie mehr

Entwicklung und Produktion von katalysator-beschichteten Membranen (CCMs) für den Einsatz
in PEM-Wasserelektrolyseuren.
Erfahren Sie mehr

DMFC Technologie

Prozess-/ Verfahrensentwicklung

Entwicklung von Kernkomponenten und Stacks
für Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC).
Erfahren Sie mehr

Entwicklung und Optimierung von chemischen und physikalischen Prozessen für die Produktion von PEM-Brennstoffzellen/ PEM-Elektrolysekomponenten.
Erfahren Sie mehr

Energiespeichertechnologie

HIAT entwickelt neuartige Produkte und Verfahren
zur Speicherung regenerativ erzeugten Stroms mit ausgewählten Akkumulatortechnologien.
Erfahren Sie mehr

PEMFC Elektrokatalysatoren

Neuartige Elektrokatalysatoren
HIAT entwickelt innovative Elektrokatalysatoren für PEFC-, HT-PEFC-, Elektrolyse- und DMFC-Elektroden. Verschiedenartige Carbon Nanotubes (CNTs) werden als Kohlenstoffträger eingesetzt. Die Abscheidung als Pt und PtRu-Legierungen auf den CNTs erfolgt durch ein nasschemisches Verfahren. Das Produktionsverfahren führt zu Partikeln mit minimalen Durchmessern von 2-4nm und einer homogenen Verteilung. Aus CNTs bestehende Elektrokatalysatoren erhöhen signifikant die Leistungsfähigkeit von PEM-Brennstoffzellen.

PEM Elektrolyse

Interne Kernkomponenten für PEM-Wasserelektrolyseure
HIAT entwickelt und produziert katalysatorbeschichtete Membranen (CCMs) für den Einsatz in PEM-Wasserelektrolyseuren, unter Verwendung kommerziell erhältlicher Elektrokatalysatoren und Membranen. Das Institut verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Zusammensetzung und Struktur der Elektrolyse-Elektroden, Träger (Gasdiffusionsschichten) und Membranen.

Darüber hinaus hat HIAT eine neuartige platinfreie Kathode für PEM-Wasserelektrolyse CCMs patentiert. Durch den Ersatz des Platins durch einen kostengünstigen Metalloxid-Katalysator können Materialkosten signifikant reduziert werden. Die Vorteile dieser neuen CCM sind:

• reduzierte Kosten: teures Platin wird nicht benötigt
• erweiterte Haltbarkeit: der Metalloxid-Katalysator ist weit weniger vergiftungsanfällig
   im Vergleich zum Platin
• Effizienz: hohe Stromdichten und Wasserstoff Produktionsraten realisierbar

DMFC Technologie

DMFC Engineering
HIAT hat langjährige Erfahrungen in der Entwicklung von Kernkomponenten für Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC). Die Forschung & Entwicklung des HIAT für DMFCs beinhaltet vielfältige Themen:

• Entwicklung neuartiger Hydrocarbon-Membranen,
   mit verbesserter Stabilität und reduziertem Methanol-Crossover
• Hochwiderstandsfähige und effiziente Elektrokatalysatoren für DMFC,
   Verwendung von CNTs als Katalysator-Unterstützung
• Entwicklung von Katalysatoren, Elektroden und Membran-Elektroden-Einheiten für einen
   breiten Anwendungsbereich - von passiven 100% Methanoldampf-gespeisten Mikrobrenn-
   stoffzellen (< 1 Wel), bis zu 250 Wel DMFC-Stacks für autarke Energieversorgungssysteme

HIAT arbeitet ebenso an einer DMFC-Systemsteuerung, z.B. durch die Nutzung von umfangreichen Modellen, mikrogesteuerten Geräten und SMDs.

Prozess-/ Verfahrensentwicklung

Verfahrenstechnik
HIAT hat breite Erfahrungen in Design, Kontrolle und Optimierung von chemischen und physikalischen Prozessen im Bereich der Herstellung von Brennstoffzellenkomponenten. Durch die Nutzung neuester Technologien optimiert HIAT fortwährend zeit- und kostensparende Arbeitsprozesse bei gleichzeitiger Sicherung hoher Qualitätsstandards.
Behandelte Themen sind:

• Herstellung von Elektrokatalysatoren
• Herstellung von Elektrodenpasten
• Herstellung von Membran-Elektroden-Einheiten (MEAs),
   katalysatorbeschichtete Membranen (CCMs), Gasdiffusionselektroden (GDEs)
• Siebdruck-Technologie, Rakel- und Inkjet-Technologie
• Direktbeschichtung von Substraten, Abziehmethoden und Heißpressverfahren
• Design und Fräsen von Bipolarplatten
• Dichtung von Brennstoffzellen mittels automatischer Dispensing-Technologie

Energiespeichertechnologie

HIAT entwickelt auf Grundlage der Beteiligung der Stadtwerke Schwerin GmbH neuartige Produkte und Verfahren zur Speicherung regenerativ erzeugten Stroms mit ausgewählten Akkumulatortechnologien (dezentrale Energiespeichersysteme). Dabei bemühen wir uns verstärkt um die Programmierung des Batterie-Managementsystems und der Schnittstelle zwischen Mensch-Maschine sowie der Kaskadierung von Akkumulatortechnologien. Weiterhin wird besonders auf eine simple Bedienung dieser Systeme Bezug genommen. Der Netzbetreiber und nicht der Hausbesitzer wird die Anlage überwachen und steuern können. Es ergeben sich daraus viele Vorteile bezüglich Steuerung und Netztransparenz. Durch unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten auf diesem Gebiet gehen wir innovative Wege hinsichtlich Smart Grid und Smart Metering.