W laboratorium wodoru Fraunhofer ILT badacze prezentują cały łańcuch procesów – od symulacji, przez testy, aż po produkcję komponentów i systemów dla technologii wodoru.
Globalne zapotrzebowanie przemysłowe na zrównoważony wodór stale rośnie. Obecnie jednak brakuje wystarczającej liczby elektrolyzerów, aby efektywnie przekształcać zieloną energię w wodór. Tylko dzięki skalowalnej, wydajnej technologii elektrolyzy możemy w pełni wykorzystać potencjał energii odnawialnej.
W październiku 2025 roku rozpoczęto projekt badawczy „KI-wspierane spawanie i cięcie siatek w efektywnej produkcji elektrolyzerów” (KISSSEs). Celem projektu wspólnego jest opracowanie technologii, która umożliwi tańszą produkcję elektrolyzerów. Zamiast drogich siatek pokrytych metalami szlachetnymi, badacze z Fraunhofer ILT oraz dwóch regionalnych partnerów dążą do zastosowania siatek spawanych laserowo o jak najwyższej przewodności elektrycznej.
Badacze w Fraunhofer ILT identyfikują za pomocą sztucznej inteligencji (AI) optymalne punkty do spawania laserowego w skomplikowanych siatkach, co poprawia przewodność. Precyzyjne spawanie tych punktów laserem znacząco obniża opory przejściowe w siatkach tytanowych i zastępuje drogie powłoki z metali szlachetnych. Procesy cięcia laserowego wspierane przez AI optymalizują również krawędzie, co dodatkowo zwiększa efektywność elektrolyzerów.
„Nasze modele AI rozpoznają nawet w przypadku nieregularnych geometrii siatek optymalne punkty spawania, co umożliwia reprodukowalne połączenia o niższym oporze”, wyjaśnia Zhiheng Ye, ekspertka ds. wodoru w Fraunhofer ILT. „W ten sposób tworzymy podstawy dla skalowalnej i efektywnej produkcji elektrolyzerów.”
PEM-elektroliza
Technologia poruszana w projekcie wykorzystuje membranę wymiany protonów (PEM) do elektrolyzy. W tym procesie membrana przewodząca protony elektrochemicznie rozdziela wodę na wodór i tlen. Służy jednocześnie jako elektrolit i bariera gazowa, co umożliwia kompaktowe, dynamicznie regulowane działanie.
Systemy membran wymiany protonów charakteryzują się wysoką gęstością mocy, krótkimi czasami reakcji i doskonałą zdolnością do pracy przy częściowym obciążeniu, co sprzyja ich zastosowaniu, szczególnie w połączeniu z zmiennymi odnawialnymi źródłami energii. Stosy PEM partnera projektu iGas energy produkują do 260 normowych metrów sześciennych wodoru na godzinę. To odpowiada objętości dużego balonu na gorące powietrze. Możliwość łączenia stosów zapewnia skalowanie mocy.
Regionalna wartość dodana
W projekcie Fraunhofer ILT współpracuje z iGas energy. Firma inżynieryjna i wodoru opracowała z Zielonym Elektrolyzerem modułową instalację elektrolytyczną wysokociśnieniową opartą na PEM oraz skalowalną platformę stosów PEM o nazwie ELZA.
Z drugiej strony, w projekcie uczestniczy dLS LichtSchneiderei, spin-off Fraunhofer ILT specjalizujący się w precyzyjnej produkcji z silnym naciskiem na technologię laserową i obróbkę skrawaniem dla płyt bipolarowych w technologii ogniw paliwowych i wodoru.
Fraunhofer ILT odpowiada za rozwój i optymalizację procesów spawania i cięcia opartych na laserze oraz modeli AI do rozpoznawania struktur w KISSSEs. iGas energy dostarcza kompetencje systemowe elektrochemiczne, opracowuje modele przepływu i ogniw oraz weryfikuje komponenty w działaniu elektrolyzera. dLS LichtSchneiderei przenosi parametry cięcia do produkcji przemysłowej, wytwarza części próbne i wspiera transfer na urządzenia produkcyjne.
„Wodór jest ważnym składnikiem różnych sektorów w Niemczech i powinien być w przyszłości produkowany w sposób -zielony-. Elektrolyza PEM stanowi tutaj kluczową technologię.”, podkreśla Karl-Heinz Lentz, dyrektor generalny iGas energy. „Osiedlenie tej metody i związanej z nią łańcucha wartości może wnieść decydujący wkład w udany proces transformacji strukturalnej w regionie Nadrenii.”
Ta bliska regionalna współpraca w regionie Nadrenii wzmacnia technologiczne podstawy konkurencyjnej gospodarki wodoru i wyznacza standardy dla innowacyjnych, lokalnie zakorzenionych sieci wartości dodanej w sektorze energetycznym.
KISSSEs jest wspierane w ramach programu DigiRess przez rząd Nadrenii Północnej-Westfalii oraz Federalne Ministerstwo Środowiska, Ochrony Klimatu, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Nuklearnego.
Kontakt:
