Projekt

Das Projekt zielt auf die Entwicklung eines Verfahrens zur Wasserstofferzeugung. Basierend auf der photoelektrochemischen (PEC) Wasserstoffproduktionstechnologie wird das Potenzial erneuerbarer Energiequellen, insbesondere der Solarenergie, zur Elektrolyse von Wasser genutzt. Im Projekt erfolgt unter anderem die Charakterisierung von Rohstoffen und Suspensionsentwicklungen für weitere Prozesse zur Herstellung einer katalytischen Photoanode für das PEC-Modul mit hoher Materialausnutzung, erhöhter Lebensdauer und geringem Gehalt an kritischen Rohstoffen.

Entwicklung von Katalysatoren und Beschichtungen

Die Auswahl und Charakterisierung von Rohstoffen sowie die Suspensionsentwicklung zur Herstellung der katalytischen Photoanode für die Wasserspaltung erfolgen in der Arbeitsgruppe »Pulver- und Suspensionscharakterisierung«. Zur Entwicklung einer porösen, thermisch beschichteten Photoanode werden Ausgangsmaterialien wie TiO₂ in Kombination mit Dotierungen genutzt. Diese Kombination bildet innerhalb des thermischen Beschichtungsprozesses mittels einer »in situ«-Reaktion das photokatalytisch aktive Material. Inhalt des IKTS-Teilprojekts ist die Entwicklung und Herstellung des flüssigen Feedstocks für die thermische Beschichtung. 

Charakterisierung der Rohstoffe

Die Charakterisierung von Rohstoffen ermöglicht die gezielte Optimierung kritischer Parameter, welche das Sedimentationsverhalten und die interpartikulären Wechselwirkungen bestimmen. Dies verhindert Agglomeration und die unerwünschte Phasentrennung der Suspension. Durch die Kenntnis dieser Eigenschaften werden geeignete Stabilisierungsmechanismen ausgewählt und Formulierungsparameter entsprechend angepasst:

• Partikelgrößenverteilung
• Dichte
• Spezifische Oberfläche
• Zetapotential
• Elementanalyse

Herstellung einer stabilen Suspension aus Einzelkomponenten und Mischungen 

Neben dem Erwerb und der Charakterisierung  der Ausgangsstoffe hinsichtlich Partikelgröße, Reinheit und Dispergierbarkeit steht die Entwicklung und Charakterisierung der entsprechenden Feedstocks für den thermischen Beschichtungsprozess im Vordergrund. Die Entwicklung und Optimierung der Suspensionsrezepturen steht somit in einem engen Zusammenhang mit den verwendeten Beschichtungsverfahren. Die Suspensionen können dabei aus Einzelkomponenten, aber auch aus Mischungen unterschiedlicher Pulver bzw. Suspensionen bestehen. Während der Verarbeitung und bei einer kurzzeitigen Lagerung sollte die Suspension nur eine sehr geringe Sedimentation des Feststoffs aufweisen und bei längeren Lagerzeiten gut redispergierbar sein. Daher werden stabile Suspensionen entwickelt mit:

• Prozesskonformen Viskositäten und Sedimentationsraten.

Die vielschichtigen und tiefgreifenden Kompetenzen der Gruppe »Pulver- und Suspensionscharakterisierung« erlauben eine anpassbare, problemfreie Suspensionsherstellung für jede Prozess- und Wertschöpfungskette. Mithilfe verschiedener Charakterisierungsmöglichkeiten werden Rohstoffe und Suspensionen analysiert und weiterentwickelt.

Förderkennzeichen: 100769960

Projektzeitraum: 03.12.2024 - 30.11.2027

Projektpartner:

• HyCentA Research GmbH
• Redeem Solar Technologies GmbH
• Fraunhofer IWS
• Universität Süddänemark
• CETIM Technologiezentrum

Fördergeber: SAB, EU, Freistaat Sachsen