Festoxid-Brennstoffzellen reproduzierbar testen

01. August 2012 - FuelCon stellt ein voll-keramisches Zell-Housing vor, das ein einfaches Testen von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) MEAs (Multimembran Einheit) ermöglicht. Die reproduzierbare Charakterisierung der Leistungsdichte von SOFC Einzelzellen (MEA´s) ist für viele Anwendungsfälle bedeutsam. Die Zell-Entwicklung erfordert die genaue Zuordnung verschiedener Werkstoffparameter zum elektrochemischen Verhalten, aber auch das „Benchmarken“ verschiedener Herstellungstechnologien und Anbieter benötigt einfache und reproduzierbare Testvorrichtungen.

Besonderer Schwerpunkt hierbei bildet die gasdichte mechanische Aufnahme einer MEA einschließlich der notwendigen Gasführung und der elektrischen Kontaktierung. Dies erfolgt in sogenannten Zell-Housings.

Grundsätzlich ist das Zell-Housing für Messungen an verschiedenen planaren Zelltechnologien wie ESC, ASC und MSC konzipiert. Elektrolyt getragene Zellen (ESC) bieten bereits eine hohe Leistungsdichte sowie eine gute Redox-Stabilität, während Anoden getragene Zellen (ASC) bei höherer Leistung noch Reserven in der Redox-Stabilität aufweisen. MSCs (Metall getragene Zellen) befinden sich noch in der Entwicklung, aber auch sie verfügen bereits über eine gute Redox-Stabilität und optimale Eigenschaften für eine thermische Zyklierung. Die Erforschung und Untersuchung dieser Parameter ist entscheidend, um den Markteintritt von Produkten mit SOFC Brennstoffzellen weiter voranzutreiben. Mit der Entwicklung des vollkeramischen TrueXessory-HT Zell-Housings reagiert FuelCon auf die Forderung nach einfach bedienbaren und reproduzierbaren Testvorrichtungen. Der Verzicht auf metallische Werkstoffe eliminiert alle Einflüsse auf das Zellverhalten durch Materialvergiftungen, wie z.B. Chrom-Kontaminationen.

Durch das ausgefeilte Dichtungssystem über plangeschliffene Keramikflächen wird sowohl ein einfacher Testaufbau als auch eine optimale Brenngas- und Luftzuführung erreicht. Damit sind optimale Bedingungen für reproduzierbare Leistungsmessungen der Zelle gegeben. Anwendbar ist das FuelCon Zell-Housing für aktive Zellflächen von bis zu 5x5 cm2. Durch Adapterrahmen können die unterschiedlichen Zelldicken von ASC und ESC individuell ausgeglichen werden, sodass jede Zelle exakt positioniert werden kann. Auch unterschiedliche Elektrodendicken können durch den Einsatz von Nickel- und Platinnetzen ausbalanciert werden. Über ein innovatives Krafteinleitungskonzept kann beim TrueXessory-HT auch der Anpressdruck variiert werden. Durch die präzise Gleichverteilung des Anpressdruckes können stack-ähnliche Verpressungsverhältnisse an einer einzelnen Zelle nachgestellt werden.

Das Zell-Housing kann in allen MEA-Prüfständen der Evaluator-HT Reihe eingesetzt werden. Für die Durchführung von MEA-Tests existieren für diese Prüfstände bereits vordefinierte und erprobte Prüfprogramm-Bibliotheken. Damit bietet FuelCon innovative Lösungen für Schnelltests, Material-Screening, Langzeituntersuchungen und fertigungsbegleitende Qualitätsprüfungen für alle Anforderungen der SOFC Brennstoffzellentechnologie. Die Entwicklung des Zell-Housings erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner, dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS.