Mit dem Projekt KISSSEs entsteht im Rheinischen Revier eine neue Technologieplattform, die die Herstellung von Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren kostengünstiger gestalten soll. Das Fraunhofer ILT und regionale Partner bündeln dafür ihre Kompetenzen in Laser- und KI-Verfahren, um den Edelmetalleinsatz deutlich zu reduzieren.
Im Projekt werden zentrale Fertigungsschritte untersucht, die die elektrische Leitfähigkeit komplexer Gitterstrukturen verbessern und die Systeme effizienter machen sollen. Erste Anwendungen reichen von KI-gestützten Laserprozessen bis hin zur Validierung in industriellen PEM-Anlagen.
KI-basierte Laserprozesse als Kern von KISSSEs
Im Mittelpunkt von KISSSEs stehen laserbasierte Schweiß- und Schneidprozesse, die mithilfe künstlicher Intelligenz gezielt optimiert werden. Forschende am Fraunhofer ILT identifizieren mittels KI jene Punkte in komplexen Streckgitterstrukturen, an denen Laserenergie die höchste Leitfähigkeit erzeugt. Durch präzise gesetzte Schweißpunkte sinken elektrische Übergangswiderstände in Titan-Streckgittern deutlich, wodurch kostspielige Edelmetallbeschichtungen ersetzt werden können.
Neben den Schweißprozessen entwickelt das Projekt KI-gestützte Laserschneidverfahren, die Kanten und Strukturen verbessern und damit die Effizienz der Elektrolyseure erhöhen. Homogene Schnittgeometrien sorgen für reproduzierbare Ergebnisse und bilden die Grundlage für eine skalierbare Fertigung. Zusammen schaffen diese Verfahren neue Möglichkeiten, energieeffiziente und langlebige Komponenten wirtschaftlich herzustellen.
PEM-Elektrolyse als technologischer Anwendungsrahmen
Die im Projekt adressierte Technologie basiert auf Protonenaustauschmembranen, die Wasser elektrochemisch in Wasserstoff und Sauerstoff trennen. Die Membran übernimmt die Funktionen von Elektrolyt und Gasbarriere, wodurch kompakte und dynamisch regelbare Systeme möglich werden. Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und ihrer kurzen Reaktionszeiten sind PEM-Systeme besonders gut mit fluktuierenden erneuerbaren Energiequellen kombinierbar.
iGas energy bringt in KISSSEs seine skalierbaren PEM-Stacks ein, die bis zu 260 Normkubikmeter Wasserstoff pro Stunde erzeugen. Die Kopplung mehrerer Stacks ermöglicht eine flexible Leistungssteigerung. Der Green Electrolyzer dient darüber hinaus als reale Ausbaustufe, in der neue Laser- und KI-Prozesse im industriellen Betrieb überprüft werden. Damit erhält KISSSEs eine direkte Verbindung zwischen Forschungsergebnissen und praxisnaher Anwendung.
Regionale Partner stärken die Wertschöpfungskette mit KISSSEs
Das Fraunhofer ILT arbeitet in KISSSEs gemeinsam mit iGas energy und der dLS LichtSchneiderei an einer durchgängigen Fertigungs- und Validierungskette. Dabei entwickelt das Institut die laserbasierten Schweiß- und Schneidprozesse sowie KI-Modelle zur Strukturerkennung. Die Verfahren werden so ausgelegt, dass sie in der industriellen Produktion zuverlässig umgesetzt werden können.
Während iGas energy Strömungs- und Zellmodelle erarbeitet und die Bauteile im realen Elektrolysebetrieb validiert, überführt die dLS LichtSchneiderei die Schneidparameter in die industrielle Fertigung. Das Spin-off fertigt Musterteile, testet die Übertragbarkeit in Produktionsanlagen und bringt seine Expertise in Laser- und Zerspanungstechnik für Brennstoffzellen und Wasserstofftechnik ein. Diese enge Zusammenarbeit schafft eine regional verankerte Wertschöpfungskette, die zur technologischen Weiterentwicklung der Wasserstoffwirtschaft beiträgt.
Bedeutung und Förderung von KISSSEs für die Wasserstoffwirtschaft
KISSSEs adressiert zentrale Anforderungen einer nachhaltigen Wasserstoffproduktion, indem das Projekt laserbasierte Schweiß- und Schneidprozesse sowie KI-gestützte Strukturerkennung für die effiziente Herstellung von PEM-Elektrolyseuren entwickelt. Die Verbindung aus optimierten Gitterstrukturen, reduzierten Übergangswiderständen und dem Wegfall teurer Edelmetallbeschichtungen trägt dazu bei, die Wirtschaftlichkeit und Skalierbarkeit der Elektrolysetechnologie zu erhöhen. Damit stärkt das Vorhaben die technologische Basis für eine leistungsfähige Wasserstoffwirtschaft im Rheinischen Revier.
Gefördert wird KISSSEs im Rahmen des DigiRess-Programms durch das Land Nordrhein-Westfalen und das Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit.