Untersuchung und Verbesserung der Langzeitstabilität der Verbundstruktur Luftelektrode/Elektrolyt bei elektrischen und thermomechanischen Belastungswechseln unter Betriebsbedingungen

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Für den Einsatz der Hochtemperaturbrennstoffzelle mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) als wirtschaftliches und umweltfreundlichen Energieerzeugungssystem sind die Lebensdaur und der Wirkungsgrad der Anlage von ausschlaggebender Bedeutung. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, daß im Laufe der geforderten Betriebsdauer von 40.000 h der Wirkungsgrad stark abnimmt. Nach konstanter elektrischer Belastung im Langzeitbetrieb (1000 h) wird an der Grenzfläche Luftelektrode/Elektrolyt eine Interdiffusion festgestellt, die mit einer Porenbildung verbunden ist und somit zu einer Delamination der Luftelektrode führen wird. Temperaturwechsel führen aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Zellkomponenten zu zusätzlichen thermomechanischen Belastungen.In diesem Projekt soll der Einfluß von elektrischen und thermodynamischen Belastungen auf die elektrische Degradation der Verbundstruktur Luftelektrode/Elektrolyt gezielt untersucht werden. Eine Verbesserung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften dieser Verbundstruktur soll durch eine strukturierte, poröse Elektrolytzwischenschicht realisiert werden, die über das MOD-Verfahren (Metallo Organic Deposition) mit Elektrodenmaterial infiltriert wird. Eine rechnergestützte Modellierung und Simulation soll diese Entwicklung begleiten und optimieren.