A Fraunhofer ILT hidrogénlaborjában a kutatók bemutatják az egész folyamatláncot - a szimulációtól a teszteken át a hidrogéntechnológiai alkatrészek és rendszerek gyártásáig.
A világ ipari igénye a fenntartható módon előállított hidrogén iránt folyamatosan növekszik. Jelenleg azonban nem áll rendelkezésre elegendő elektrolizátor, hogy a zöld áramot hatékonyan hidrogénné alakítsuk. Csak skálázható, nagy teljesítményű elektrolizátor technológiával tudjuk kiaknázni a megújuló energiaforrások teljes potenciálját.
2025 októberében indult a »KI-alapú hegesztés és vágás rácsoknál az elektrolizátorok hatékony gyártásához« (KISSSEs) című kutatási projekt. A közös projekt célja egy olyan technológia kifejlesztése, amely lehetővé teszi az elektrolizátorok költséghatékonyabb gyártását. A drága nemesfém bevonatú rácsok helyett a Fraunhofer ILT és két regionális partner kutatói lézerhegesztett rácsok alkalmazását célozzák meg, a lehető legmagasabb elektromos vezetőképességgel.
A Fraunhofer ILT kutatói mesterséges intelligencia (MI) segítségével azonosítják a legoptimálisabb hegesztési pontokat a komplex rácsok lézerhegesztéséhez, így javítva a vezetőképességet. Ezeknek a pontoknak a lézerrel történő precíz hegesztése jelentősen csökkenti a titán rácsok elektromos átmeneti ellenállását, és helyettesíti a drága nemesfém bevonatokat. A MI-alapú lézerszeletelési folyamatok emellett optimalizálják a széleket, amelyek tovább növelik az elektrolizátorok hatékonyságát.
»A MI modelljeink még a szabálytalan rácsgeometriák esetén is képesek azonosítani az optimális hegesztési pontokat, lehetővé téve ezzel a reprodukálható, alacsony ellenállású kapcsolódásokat«, magyarázza Zhiheng Ye, a Fraunhofer ILT hidrogén szakértője. »Ezzel megalapozzuk a skálázható és erőforrás-hatékony elektrolizátor gyártást.
PEM-elektrolízis
A projektben érintett technológia protoncserélő membránt (PEM) használ az elektrolízishez. Ezen eljárás során a protonvezető membrán elektrokémiailag vízből hidrogént és oxigént választ el. Egyben elektrolitként és gázgátként is szolgál, lehetővé téve ezzel a kompakt, dinamikusan szabályozható működést.
A protoncserélő membrán rendszerek magas teljesítménysűrűséggel, rövid reagálási időkkel és kiváló részterhelhetőséggel rendelkeznek, ami különösen kedvezővé teszi őket a változó megújuló energiaforrásokkal való kombinációban. Az iGas energy projektpartner PEM stackjei óránként akár 260 normál köbméter hidrogént is előállítanak. Ez egy nagy hélium léggömb térfogatának felel meg. A stackek összekapcsolhatósága biztosítja a teljesítmény skálázását.
Regionális értékteremtés
A projekt keretében a Fraunhofer ILT egyrészt az iGas energy-vel működik együtt. Az engineering és hidrogén vállalat a Zöld Elektrolizátorral egy PEM-alapú moduláris nagy nyomású elektrolizáló berendezést fejlesztett ki, valamint egy szintén skálázható PEM stack platformot ELZA néven.
Másrészt részt vesz a dLS LichtSchneiderei, a Fraunhofer ILT precíziós gyártásra specializálódott spin-off vállalata, amely erős fókuszt helyez a lézer- és forgácsolástechnológiára a tüzelőanyag-cellák és hidrogéntechnológia bipoláris lemezeihez.
A Fraunhofer ILT a KISSSEs projekt keretében felelős a lézeralapú hegesztési és vágási folyamatok fejlesztéséért és optimalizálásáért, valamint a struktúraazonosító MI modellekért. Az iGas energy biztosítja az elektrokémiai rendszerkompetenciát, fejleszti a folyadék- és cellamodelleket, és validálja az alkatrészeket az elektrolizáló működés során. A dLS LichtSchneiderei átülteti a vágási paramétereket az ipari gyártásba, mintadarabokat készít, és kíséri a gyártási berendezésekre való átállást.
»A hidrogén fontos része különböző szektoroknak Németországban, és a jövőben - zöld - módon kell előállítani. A PEM-elektrolízis központi kulcsfontosságú technológiát képvisel ebben a folyamatban.«, hangsúlyozza Karl-Heinz Lentz, az iGas energy ügyvezetője. »E technológia és a hozzá tartozó értékteremtési lánc elhelyezése döntő hozzájárulást jelenthet a Rajna-vidéki struktúraváltás sikeréhez.«
Ez a szoros regionális együttműködés a Rajna-vidéken erősíti a versenyképes hidrogéngazdaság technológiai alapját, és mércét állít fel az innovatív, helyben elhelyezkedő értékteremtési hálózatok számára az energiaszektorban.
A KISSSEs a DigiRess program keretében a Nordrhein-Westfalen tartomány és a Szövetségi Környezetvédelmi, Klímavédelmi, Természetvédelmi és Nukleáris Biztonsági Minisztérium támogatásával valósul meg.
Kapcsolat:
