Status der Plasma gespritzten, Metallsubstrat getragenen Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC) beim DLR

Abstract

Die planare Festelektrolyt-Brennstoffzelle (SOFC) des DLR-Stuttgart sieht dünnschichtige Elektrolyt- und Elektrodenschichten vor, die mit Hilfe des Plasmaspritzverfahrens auf porösen metallischen Trägersubstraten aufgebaut werden. Die Gesamtdicke der Membran-Elektrodeneinheit (MEA) beträgt dabei lediglich ca. 100 μm. Diese Dünnschichtbauweise ermöglicht eine Verringerung der ohmschen und der Polarisationsverluste in der Zelle, ein Absenken der Betriebstemperatur auf 650°C – 750°C und weist auch Vorteile bei Thermo- und Redoxzyklierung der Zelle auf. Auf Grund der hohen thermischen Belastungen, die sowohl bei der Zellherstellung als auch während des Zellbetriebs auftreten, werden an das metallische Trägersubstrat hohe Anforderungen gestellt. Als rein metallische SOFC-Komponente muss es neben einem porösen gasdurchlässigen Gefüge für die anodenseitige Brenngasversorgung eine hohe elektrische Leitfähigkeit, eine an den Elektrolyten angepasste thermische Ausdehnung und vor allem eine adäquate chemische Stabilität in feuchten, kohlenstoffhaltigen Brenngasatmosphären aufweisen. In einem neuen Projekt mit den Firmen Plansee, ElringKlinger und Sulzer Metco wird nun die Industrialisierung des MSC-Konzeptes angestrebt. Die Konsortialpartner bringen ihr spezifisches Know-how im Bereich poröser Sintermetalle, Blechbearbeitung, Stackbau, Plasmaspritzen und Elektrochemie ein