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Entwicklung und Charakterisierung von anodenseitigen Diffusionsbarriereschichten für metallgetragene oxidkeramische Festelektrolyt-Brennstoffzellen

Franco, Thomas (2009) Entwicklung und Charakterisierung von anodenseitigen Diffusionsbarriereschichten für metallgetragene oxidkeramische Festelektrolyt-Brennstoffzellen. Dissertation, Universität Stuttgart.

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Official URL: http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2009/4036/

Abstract

Die Langzeitbeständigkeit einer metallgetragenen SOFC (MSC, „Metall Supported Cell“) wird insbesondere durch thermisch aktivierte Diffusionsprozesse, wie z.B. der anodenseitigen Interdiffusion von Fe, Cr und Ni, limitiert. Während des MSC-Betriebs steht die Nickelphase der Ni/ZrO2-Anode bauartbedingt in di-rektem Kontakt mit der FeCr-Matrix des metallischen Trägersubstrates. Dadurch kann ein di-rekter Stofftransport von Ni aus der Anode in das FeCr-Substrat und vice versa von Fe bzw. Cr aus dem Substrat in die Ni-Matrix der Anode stattfinden. Die damit einhergehenden Gefü-geumwandlungen können zur beschleunigten Zelldegradation bis hin zum völligen Zellversagen führen. Dieser Prozess gilt derzeit als einer der hauptsächlichen Schädigungsmechanis-men bei der metallgetragenen SOFC, den es im Sinne eines angestrebten langzeitstabilen SOFC-Betriebs zu minimieren gilt. Die Integration einer oxidkeramischen Trennschicht, als Diffusionsbarriere (DBL) an der Grenzfläche „Substrat-Anode“, stellt für diesen Zweck nicht nur einen naheliegenden, sondern auch sehr aussichtsreichen Lösungsansatz dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden ausgehend von den hohen Anforderungen, die an eine zusätzliche Diffusionsbarriereschicht im SOFC-Betrieb gestellt werden, systemati-sche SOFC-relevante Untersuchungen zur Qualifizierung geeigneter Materialien durchge-führt. Betrachtet wurden dabei insbesondere unterschiedlich dotierte Perowskite auf Basis von LaCrO3, die mit Hilfe des „Atmosphärischen Plasmaspritzens (APS)“ auf dem metallischen Trägersubstrat appliziert werden können. Durch gezielte Schichtentwicklung mit einigen qua-lifizierten Materialien konnten im Ergebnis plasmagespritzte Barriereschichten entwickelt werden, deren Tauglichkeit im Langzeitbetrieb einer MSC erfolgreich demonstriert werden konnte.

Document Type:Thesis (Dissertation)
Title:Entwicklung und Charakterisierung von anodenseitigen Diffusionsbarriereschichten für metallgetragene oxidkeramische Festelektrolyt-Brennstoffzellen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Franco, ThomasUNSPECIFIED
Date:2009
Number of Pages:150
Status:Published
Keywords:Festelektrolyt, Brennstoffzelle, Energietechnik, SOFC , Diffusionsbarriereschicht , keramische Schutzschichten , Festkörperdiffusion , Hochtemperaturkorrosion , Thermisches Beschichten
Institution:Universität Stuttgart
Department:Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Efficient Energy Conversion (old)
HGF - Program Themes:E BZ - Fuel cells (old)
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E BZ - Fuel cells
DLR - Research theme (Project):E - Hochtemperatur-Brennstoffzellen (old)
Location: Stuttgart
Institutes and Institutions:Institute of Technical Thermodynamics > Electrochemical Energy Technology
Deposited By: Eva Maria Ast
Deposited On:16 Mar 2010 11:38
Last Modified:16 Mar 2010 11:38

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