Neue Werkstoffe und Oberflächen für die Wasserstofftechnologie

KI-generierte Visualisierung

Wie Aurolia im Forschungsprojekt MonStaTech Fertigungsverfahren für die nächste Generation von Hochtemperaturelektrolyseuren entwickelt

Grüner Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein für eine klimaneutrale Energieversorgung. Damit er effizient und im industriellen Maßstab hergestellt werden kann, müssen Elektrolyseure nicht nur leistungsfähiger werden. Auch ihre einzelnen Komponenten stellen hohe Anforderungen an Werkstoffe, Oberflächen und Fertigungsprozesse. Genau hier setzt Aurolia an.

Im Forschungs- und Entwicklungsverbundprojekt MonStaTech – Modul- und Stack-Technologie-Entwicklung der nächsten SOEC-Generation bringen wir unsere Erfahrung aus der industriellen Oberflächentechnik ein. Unser Ziel ist es, innovative elektrochemische Verfahren zur Herstellung von zentralen Komponenten für Hochtemperaturelektrolyseure unter industrienahen Bedingungen zu entwickeln.

Hochtemperaturelektrolyse:
effizient Wasserstoff erzeugen

Bei der Hochtemperaturelektrolyse wird Wasserdampf bei Temperaturen zwischen etwa 600 und 850 °C mithilfe elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Aufgrund der hohen Betriebstemperatur können Festoxid-Elektrolyseure – sogenannte Solid Oxide Electrolyzer Cells, kurz SOEC – elektrische Energie besonders effizient nutzen. Damit diese Technologie zuverlässig, langlebig und wirtschaftlich eingesetzt werden kann, müssen alle Komponenten eines Elektrolyse-Stacks präzise aufeinander abgestimmt sein.

Wenn aus Oberflächen eine Schlüsseltechnologie wird

Innerhalb eines Elektrolyse-Stacks verbinden Interkonnektoren die einzelnen Zellen elektrisch miteinander und tragen zur Führung der Prozessgase bei. Während des Betriebs sind sie hohen Temperaturen und anspruchsvollen chemischen Bedingungen ausgesetzt.

Sämtliche Oberflächen müssen deshalb mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen: Sie sollen elektrisch gut leitfähig, korrosionsbeständig, porös, elektrochemisch aktiv und über lange Betriebszeiten stabil sein. Die Qualität der Oberfläche hat damit unmittelbaren Einfluss auf die Funktion, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer des gesamten Stacks. Für uns bedeutet das: Die Oberfläche ist weit mehr als nur die äußere Schicht eines Bauteils.

Vom Entwicklungsansatz zum robusten Prozess

Im Mittelpunkt unseres Teilvorhabens stehen elektrochemische Verfahren zur Behandlung, Erzeugung und Beschichtung von Stack-Komponenten. Die grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse werden gemeinsam mit den Projektpartnern schrittweise in industrienahe Fertigungsbedingungen übertragen.
Aurolia entwickelt und erprobt dafür unter anderem geeignete Anoden-, Werkzeug- und Maskierungskonzepte. Darüber hinaus untersuchen wir relevante Prozessparameter und deren Grenzen und entwickeln Ansätze für eine kontinuierliche Überwachung der elektrochemischen Prozesse.

Auf dieser Grundlage werden Prototypen hergestellt und analysiert. Kriterien wie Schichtdicke, Oberflächenbeschaffenheit und funktionale Eigenschaften zeigen, wie stabil und reproduzierbar ein Prozess arbeitet. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen unmittelbar in seine weitere Optimierung ein.

Erwartete Ergebnisse unseres Teilvorhabens

Bis zum Ende der Projektlaufzeit sollen insbesondere folgende Ergebnisse erarbeitet werden:

• – eine abgestimmte Prozesskette aus Vorbehandlung, elektrochemischer Bearbeitung beziehungsweise Beschichtung und Nachbehandlung,
• – geeignete Werkzeug-, Anoden- und Maskierungskonzepte,
• – definierte Prozessfenster und Methoden zur Prozessüberwachung,
• – funktionsfähige Prototypen sowie
• – die technologischen Grundlagen für eine spätere industrielle Skalierung.

Da MonStaTech im Januar 2026 gestartet ist, befinden sich diese Ergebnisse derzeit in der Entwicklung. Über wichtige Fortschritte und Projektergebnisse werden wir an dieser Stelle weiter informieren.

Forschung im Verbund

Die Projektziele werden von vier Partnern aus Wissenschaft und Industrie verfolgt:

• – Die Technische Universität Ilmenau erforscht die elektrochemischen Grundlagen zur Herstellung von SOEC-Komponenten.
• – Aurolia Technologies GmbH überträgt die entwickelten Ansätze auf industrienahe Herstellungsprozesse.
• – PREMETEC Automation GmbH entwickelt und automatisiert Messverfahren zur Qualitätsbewertung.
• – thyssenkrupp nucera HTE GmbH koordiniert das Verbundvorhaben und führt die Ergebnisse in einer Pilotanlage zur SOE-Stackproduktion in Arnstadt zusammen.

Durch diese Verbindung von Grundlagenforschung, Oberflächentechnik, automatisierter Qualitätsprüfung und Stackproduktion entsteht eine durchgängige Entwicklungskette.

Unser Ziel: vom Prototyp zur industriellen Anwendung

Die eigentliche Herausforderung beginnt dort, wo ein Verfahren nicht nur einmal funktionieren, sondern dauerhaft reproduzierbare Ergebnisse liefern muss.

Unser Ziel in MonStaTech ist es deshalb, die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass die entwickelten elektrochemischen Verfahren künftig robust, reproduzierbar und industriell skalierbar eingesetzt werden können.

Dafür verbinden wir Prozessentwicklung, Anlagen- und Werkzeugtechnik, praktische Versuche und analytische Bewertung miteinander. So wollen wir dazu beitragen, innovative Komponenten für zukünftige Hochtemperaturelektrolyseure wirtschaftlich herstellbar zu machen.

Forschung, die in die Produktion denkt

Für Aurolia ist MonStaTech mehr als ein Forschungsprojekt. Es entspricht unserem Verständnis von moderner Oberflächentechnik: bestehende Grenzen hinterfragen, Prozesse weiterentwickeln und Lösungen von Anfang an so gestalten, dass sie später auch unter industriellen Bedingungen funktionieren können.

Denn Innovation entsteht für uns nicht erst mit dem fertigen Produkt.

Sie beginnt unter der Oberfläche.

MonStaTech auf einen Blick

Verbundvorhaben:
MonStaTech – Modul- und Stack-Technologie-Entwicklung der nächsten SOEC-Generation

Aurolia-Teilvorhaben:
Herstellung zentraler Stack-Komponenten für Hochtemperaturelektrolyseure mit innovativen elektrochemischen Verfahren im industriellen Umfeld

Vorhabensnummer:
2025 VFE 0075

Projektlaufzeit:

1. Januar 2026 bis 31. Dezember 2028

Förderprogramm:
FTI-Thüringen TECHNOLOGIE

Förderung:
Das Vorhaben wird durch den Freistaat Thüringen gefördert und aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Programm Thüringen 2021–2027 kofinanziert.

Häufige Fragen zu MonStaTech und Hochtemperaturelektrolyse