FeNCy-PEM – Herstellung und Einsatz von edelmetallfreien Fe-N-C-Katalysatoren

Ziel des Projekts

Im Projekt FeNCy-PEM entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern innovative edelmetallfreie Eisen-Stickstoff-Kohlenstoff-Katalysatoren (Fe-N-C) für den Einsatz in PEM-Brennstoffzellen (Polymerelektrolytmembran).

Ziel ist es,

• einen kontinuierlichen und skalierbaren Herstellungsprozess zu etablieren
• und die entwickelten Materialien direkt in Fertigung und Anwendung der Brennstoffzellentechnologie zu integrieren

Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der Wasserstofftechnologie und einer nachhaltigen Energieversorgung.

Neue Katalysatoren für wirtschaftlichere Brennstoffzellen

PEM-Brennstoffzellen spielen eine zentrale Rolle in der Nutzung von Wasserstoff und sind ein wichtiger Baustein für eine klimaneutrale Energiezukunft.

Die breite Markteinführung ist aktuell jedoch durch hohe Kosten begrenzt – insbesondere durch den Einsatz von Platin als Katalysator. Dieses Edelmetall ist nicht nur teuer, sondern auch mit Abhängigkeiten von globalen Lieferketten verbunden.

Das Projekt FeNCy-PEM setzt genau hier an:

• Entwicklung von platinfreien Fe-N-C-Katalysatoren
• Einsatz als Alternative in der Kathode von PEM-Brennstoffzellen
• Ziel: Kostenreduktion, Skalierbarkeit und höhere Versorgungssicherheit

Vom Material zur industriellen Produktion

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines kontinuierlichen Herstellungsprozesses im Pilotmaßstab.

Innovativer Produktionsansatz

• Ausgangsmaterial: Graphen
• Modifikation durch Dotierung mit Eisen und Stickstoff
• Ergebnis: katalytisch aktives Funktionsmaterial

Die Herstellung erfolgt über einen Plasmaprozess in der Gasphase, der entscheidende Vorteile bietet:

• Kombination von Katalysator- und Trägerherstellung in einem Schritt
• besonders geeignet für skalierbare industrielle Prozesse
• effiziente und ressourcenschonende Produktion

Integration in moderne Fertigungsprozesse

Nach der Materialherstellung erfolgt die Weiterverarbeitung:

1. Aufbereitung zu einer Katalysator-Tinte
2. Verarbeitung im Rolle-zu-Rolle-Verfahren (Roll-to-Roll)
3. Herstellung von:

• Kathoden
• Membran-Elektroden-Einheiten (MEA)

Dadurch wird die Materialentwicklung direkt mit industriellen Fertigungsprozessen verknüpft – ein entscheidender Schritt für die spätere Serienproduktion.