Industrielle Wasserstofftechnologien Thüringen WaTTh

Das Fraunhofer IKTS betreibt in Thüringen das Wasserstoffanwendungszentrum WaTTh. Im Rahmen des Projekts wird ein Nukleus für die Herstellung und Anwendung von nachhaltigem und grünem Wasserstoff geschaffen – für die Region »Erfurter Kreuz«, Thüringen, Deutschland und darüber hinaus. Im Zuge des weltweiten Ausbaus der Wasserstoff-Infrastruktur zur nachhaltigen Gestaltung der Energiewirtschaft ist Skalierung ein Schlüsselbegriff. Skalierung bedeutet neben der größeren Aktivfläche der elektrochemischen Reaktoren auch die Erhöhung des Produktionsvolumens an assemblierten Einheiten wie elektrochemischen Stacks (SOE oder AEM-EL). Deshalb nimmt das WaTTh neben der automatisierten Stack-Montage und dem smarten Maschinen- und Produktdesign auch die Logistik und Datenerfassung im Sinne industrieller Datenkonzepte in den Fokus. Hochmoderne Inline- und Stand-Alone-Analytik zur Qualitätskontrolle und Data-Mining ergänzen die Forschungsschwerpunkte.

Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Brennstoffzellen- und weiterer Wasserstofftechnologie im Technikumsmaßstab bis 100 kW. Dafür werden beispielsweise Hochtemperaturelektrolyse-Zellen (SOEC) in Power-to-X-Anlagen integriert. Diese erzeugen vollautomatisiert über Co-Elektrolyse aus CO2 und Wasser nachhaltige, CO2-neutrale Grund- und Kraftstoffe. Ein Freiflächen-Prüffeld bietet die Möglichkeit anwendungsnahe Containerlösungen für industrie-skalige Elektrolyseure und PtX-Anlagen zu installieren.

Zudem wird am WaTTH an technologischen Optionen zur CO2-Vermeidung in der Keramik- oder Stahlindustrie geforscht. Kunden wird zukünftig ein Wasserstoff-betriebener Ofen zur Verfügung stehen, um materialwissenschaftliche und verfahrenstechnische Analytik bzw. Prozessoptimierung beispielsweise in der Keramikindustrie CO2-neutral betreiben zu können.

 

Leistungsangebot

 

  • Erarbeitung von automatisierten Montagekonzepten für Elektrolyseure und Brennstoffzellen-Stacks oder auch Redox-Flow-Batterien mit Aktivflächen von bis zu 1 m2
  • Entwicklung von Logistik- und IT-Systemen für Teilemanagement
  • Integration von Inline-, Sideline- und Stand-Alone-Analytik
  • Analytik für Elektrochemie (z. B. Impedanz-Spektroskopie) an Einzelzellen und Stacks
  • Anlagenmodifikation und ‑integration in Pilotlinien und Datenstrukturen
  • Prüffeld für Elektrolyseure und Power-to-X, inkl. verfahrenstechnischer Begleitung, Anwendungs- und industrienaher Aufbau in 20-Fuß-Containern (Stand-Alone)
  • Datenakquisition auf allen Ebenen im Shopfloor (Maschine, Maschinenverbund, Fabrik)
  • Etablierung keramischer Sinter- und Brennprozesse im Wasserstoffofen (500 L), Parameterstudien, konzeptionelle Analysen und energiewirtschaftliche Bewertung

 

Avisierte Ausstattung im Rahmen des Projekts

 

  • Automatisierte Assemblierungslinie für elektrochemische Stack-Systeme (ca. 1 m x 1 m) in verschiedenen Technologievarianten. Möglich sind perspektivisch: SOFC, SOEC, AEL, AEM-EL, AFC, PEM-EL, PEM-FC sowie RFB
    • Vier 6-Achsen-Industrieroboter bis 400 kg Tragfähigkeit
    • Variables Transport-System
    • Breite Inline-Analytik und -Sensorik
    • Tracking und Tracing, sowie Teile-Kommissionierung und ‑Verfolgbarkeit
    • Integriertes PDM-System
    • Industrie-4.0-fähige Schnittstellen (OPC-UA)
  • Elektrochemische Analytik
    • Impedanzfähige Potentiostaten bis zu 500 A, über 130 Kanäle
    • Elektrochemische Scan-Mikroskopie (SECM)
    • Testzellen und Teststacks
  • Co-Elektrolyse und Power-to-X-Anlage
  • Elektrolyseur-Prüffeld (Freifläche mit Infrastruktur)
    • Elektrischer Anschluss
    • Medien: Wasserstoff, Stickstoff, DI-Wasser
    • Produktnachbehandlung
  • Industrielles Röntgen-CT
  • Workstation für FEM-Simulation
  • Wasserstoff-betriebener Ofen mit 500 L, austauschbarer Brenner für Erdgas-Vergleichsstudien für keramische Prozesse