Kathodische Kontaktierung in planaren Hochtemperatur-Brennstoffzellen

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.