Design und Fertigungsverfahren für eine metallgeträgerte, protonenleitende Festoxidbrennstoffzelle zum direkten Einsatz von Ammoniak als Kraftstoff in der Luftfahrt

Status: laufend

Projektakronym: NH3Avi
Laufzeit: 1. Oktober 2025 – 31. Januar 2029
Förderkennzeichen / Projektträger: 20M2439A, DLR
Programmkontext: LuFo Klima VII-1 KTF – „Klimaneutrales Fliegen“ (https://luftfahrtforschungsprogramm.de/)

Klimaneutrales Fliegen erfordert neue Energieträger und innovative Technologien. Im Projekt NH3Avi entwickeln wir am INP gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT), dem Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik 2 an der RWTH Aachen und dem Zentrum für Brennstoffzellen (ZBT) ein skalierbares Fertigungsverfahren für eine Direkt-Ammoniak-Festoxid-Brennstoffzelle (DA-SOFC). Das Konzept soll den Einsatz von Ammoniak als kohlenstofffreien Energieträger in der Luftfahrt ermöglichen und somit einen Beitrag zum emissionsfreien Fliegen leisten. 

Am INP wird im Rahmen des Verbundprojektes für die SOFC ein Metallsubstrat mit optimierter Porosität entwickelt. Dabei kommt atmosphärisches Plasmaspritzen (APS) zum Einsatz. Das Substrat soll so porös sein, dass Ammoniak gut zur Anode transportiert werden kann und das Zusammenspiel der einzelnen Schichten aus Elektrode und Membran unterstützt wird. Gleichzeitig wird das Substrat so optimiert, dass es auch im dynamischen Betrieb bei Umgebungsbedingungen stabil bleibt und keine Schäden wie Ablösungen der Schichten oder Veränderungen der Kristallstruktur auftreten. Um dies zu untersuchen werden verschiedenste Analysen mittels Rasterelektronenmikroskopie (SEM), hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM), Röntgenbeugung (XRD), Impedanzspektroskopie und elektrochemischen Halbzellentests durchgeführt.

Projektpartner:
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik 2 (IWE2) an der RWTH Aachen
Leibniz-Institut für Plasma-Forschung und Technologie e.V. (INP)
ZBT – Zentrum für BrennstoffzellenTechnik