Stand der Entwicklung der Festoxidbrennstoffzelle am DLR

Abstract

Brennstoffzellen sind elektrochemische Energiewandler, welche die chemische Energie eines Brennstoffes direkt in elektrische Energie umwandeln. Die verschiedenen Brennstoffzellen-Typen können nach dem eingesetztem Elektrolyten und der Arbeitstemperatur (Niedertempe-ratur- bzw. Hochtemperatur-Brennstoffzelle) klassifiziert werden. Zu den Hochtemperatur-Brennstoffzellen zählt die Festoxidbrennstoffzelle (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell). Voraussetzung für die Markteinführung der SOFC ist, wie bei anderen Brennstoffzellentypen, eine wesentlich kostengünstigere Herstellung und eine hinreichende Lebensdauer. Das Institut für Technische Thermodynamik am DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) stützt sich bei der Verfolgung dieser Ziele auf plasmaspritztechnische Methoden und Verfah-ren, insbesondere auf das Vakuumplasmaspritz-Verfahren (VPS). Im Gegensatz zu gesinter-ten Zellen, bei der eine der drei Funktionsschichten der Zelle auch die mechanische Stabilität der Zelle garantiert, wird dieses beim DLR-Verfahren von einem porösen metallischen Trä-gersubstrat übernommen, auf dem die Zelle in einem Folgebeschichtungsprozess aufgetragen wird. Dadurch ist es möglich, alle drei Schichten (Anode, Elektrolyt und Kathode) sehr dünn auszuführen mit Schichtdicken von jeweils 30-50 µm. Die Entwicklung der einzelnen Kom-ponenten der SOFC, die in den letzten Jahren zu einer erheblichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit geführt hat, wird vorgestellt.