Planare Hochtemperatur-Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells SOFC) sind die bevorzugte Technologie für die Verstromung von verschiedensten Brennstoffen mit hohem Wirkungsgrad und geringen Schadstoffemissionen bei kleinen Leistungseinheiten (1-200 kWel). Viele Brennstoffzellenanlagen sind im Prototypenmaßstab erfolgreich realisiert worden. Jetzt müssen die Herstellungskosten gesenkt und die Langzeitstabilität erhöht werden, um Serienreife zu erlangen.In der vorliegenden Dissertation werden Einzelanteile der Kontaktierung durch poröse keramische Kontaktstege mit realen Brennstoffzellenmessungen validiert und Leistungs- und Kostenoptimierungen aufgezeigt.Einen großen Widerstandsanteil besitzt die Kontaktierung des Kontaktsteges zur Kathode auf Grund der geringen Kontaktpunkte der beiden Oberflächen.Ein Messverfahren für die Bewertung des Überganges vom Interkonnektor zur Kontaktschicht wird vorgestellt. Die erreichte Genauigkeit der Absolutwerte sowie deren Zunahmeraten stellen eine Neuheit dar. Der Schlüssel zum Erfolg war die Bestimmung des spezifischen Widerstandes der porösen keramischen Kontaktstege, eine exakt analysierte Probengeometrie und eine anschließende Auswertung über 3D-Simulation.Mit diesem Messverfahren wurden verschiedene Materialkombinationen charakterisiert. Erfolg versprechende Varianten werden in Brennstoffzellen eingesetzt und zeigen eine sehr hohe Langzeitstabilität.
Aktualisiert: 2020-02-06
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Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur Produktgestaltung keramischer Pressgranulate, die durch uniaxiales Trockenpressen zu großformatigen Bauteilen der Hochleistungskeramik verarbeitet werden sollen. Unter Verwendung der entwickelten Methodik wird das Zieldesign für die Pressgranulate abgeleitet und dieses auf der Basis eines Siliciumnitrid-Versatzes experimentell realisiert.Pressgranulate zur Verarbeitung zu großformatigen keramischen Bauteilen sollten demnach eine geringe bis mittlere Spezifische Bruchlast, eine enge Bruchlastverteilung, ein duktiles Deformationsverhalten, eine homogene Granulatstruktur sowie eine hohe Kompressibilität und eine geringe Pressreibung bei der Verdichtung aufweisen. In der Arbeit wird demonstriert, wie über die Presshilfsmittelart, die Einsatzkonzentration an Presshilfsmitteln, das Mischungsverhältnis von Bindern und Gleitmitteln und den pH-Wert der Ausgangssuspension das abgeleitete Zieldesign realisiert und über die Lagerbedingungen beeinflusst werden kann.
Aktualisiert: 2020-02-25
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