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Oxidkeramische Brennstoffzellen (SOFC)

Leitung: Dr. rer.nat. Günter Schiller

Funktionsprinzip SOFC

Auf Grund ihrer geringen Empfindlichkeit gegenüber Brennstoffen aus fossilen Energiequellen und ihrer hohen Toleranz gegenüber Verunreinigungen eignen sich oxidkeramische Brennstoffzellen hervorragend für die effiziente Nutzung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe für Bordstromaggregate von Fahrzeugen (APU) als auch für die stationäre Energieversorgung. Das Fachgebiet arbeitet an der Entwicklung kostengünstiger SOFC-Stacks hoher Leistung und Langlebigkeit auf Basis metallgestützter Zellen, wobei als Herstellungsverfahren verschiedene Beschichtungstechnologien (z.B. thermische Beschichtungsverfahren oder Kolloidalsprühen) eingesetzt werden. Die detaillierte elektrochemische und strukturelle Charakterisierung von Zellen und Stacks sowie die Entwicklung und der Einsatz ortsaufgelöster Analysemethoden zur Untersuchung von Degradationsprozessen stellen einen besonderen Schwerpunkt der Arbeiten dar.

Die Arbeitsschwerpunkte sind:
• Herstellung von metallgestützten Zellen und ihre Assemblierung zu Stacks hoher mechanischer Stabilität und guter Temperaturzyklierbarkeit
• Weiterentwicklung von Funktions- und Schutzschichten zur Leistungssteigerung, zur Verbesserung der Langlebigkeit und zur Kostensenkung
• Erniedrigte Betriebstemperatur bei SOFC-Stacks zur Vereinfachung der Systemtechnik
• Elektrochemische Charakterisierung von Zellen und Stacks im dynamischen Betrieb mittels Kennlinien- und impedanzspektroskopischen Messungen
• Fortschrittliche Analyse- und Diagnostikmethoden zur Bestimmung der ortsaufgelösten Leistungsfähigkeit der Zellen und ihres Degradationsverhaltens sowie Verfahren zur Beschleunigung von Alterungs- und Degradationsvorgängen
• Multiskalen-Modellierung der Zellen und Lebensdauervorhersage

Für die Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten stehen dem Institut und externen Interessenten die folgenden
Testeinrichtungen zu Verfügung:

• Plasmabeschichtungs- und Kolloidasprühanlagen zur Herstellung von Funktionsschichten aus Pulvern und Suspensionen
• Umfangreiche analytische Einrichtungen zur elektrochemischen, strukturellen und oberflächenphysikalischen Charakterisierung
• Teststände für Funktionsschichten, Zellen und Komponenten
• Teststände für SOFC-Stacks mit Impedanzanalyse
• Teststände für ortsaufgelöste Messungen mit segmentierten Zellen und bildgebenden in-situ Analysemethoden (Laser-Ramanspektroskopie, in-situ optische Mikroskopie)