Neues Design für SOFC-Stacks der nächsten Generation
Die Brennstoffzellentechnologie stellt effizienten und sauberen Strom für nahezu alle elektrischen Geräte bereit. Vorteile dieser SOFC sind vor allem die preiswerten Festoxid- oder keramischen Materialien sowie ihr modularer Aufbau und ihre Effizienz. Sie bieten enormes Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen, etwa als Hilfsaggregate für Fahrzeuge bis hin zur stationären Stromerzeugung. Durch den Hochtemperaturbetrieb sind elektrischer Wirkungsgrad und Kraftstoffflexibilität ausgezeichnet und damit vor allem kosteneffizient. Trotz allem sind aber auch hier noch spezielle Probleme zu lösen, um den Leistungsanforderungen mobiler und tragbarer Geräte zu genügen. Eine Hürde für die breitere Einführung von SOFC ist die hochintegrierte Abdichtung der Metallschichten, die die Zwischenverbindungen der einzelnen Zellen darstellen. Das EU-finanzierte Projekt MMLRC=SOFC (Working towards mass manufactured, low cost and robust SOFC stacks) entwickelte eine Lösung mit dünnem Blech, das so geformt ist, dass die Kopplung von thermomechanischem Stress zwischen der SOFC-Zelle und den Metallzwischenrahmen minimiert wird. Mit dem neuen Design kann die Temperaturwechselbeanspruchung geprüft werden, und es reduziert den Abbau der Verschaltungen. Zudem erhöht es die Leistung der SOFC, da die Kraft, die für sichere Kontakte benötigt wird, nun unabhängig von der Kraft ist, die die Gasdichtheit der Dichtungskontakte gewährleistet. Ein Nachteil bei leichten SOFC-Stacks ist die hohe Temperaturwechselbeanspruchung aufgrund der kurzen Anlaufzeiten bei den meisten mobilen Anwendungen. Ähnliches gilt für tragbare Geräte, die nach wenigen Sekunden betriebsbereit sein müssen. So kommt es bei einem schnellen Start vor allem auf die Vermeidung von thermischem Stress an. Wenn Stress durch Temperaturgradienten reduziert und die Glasversiegelung verbessert wird, können SOFC-Stacks nach hochwertigen Standards hergestellt werden. Die neue Architektur mit reduziertem thermischen Stress macht SOFC-Stacks leichter, zuverlässiger und kostengünstiger.
Schlüsselbegriffe
SOFC-Stacks, Brennstoffzellentechnologie, MMLRC=SOFC, thermomechanischer Stress, Temperaturwechselbeanspruchung
