T °C - JuSER - Forschungszentrum Jülich

12 Stand des Wissens
Tab. 2-2. SOFC-Komponenten, Schichtdicke und thermischer Ausdehnungs-
koeffizient.
Zellkomponente Materialien Dicke [μm] in 10 -6 K -1
Bipolare Platte Chromstahl-Legierung (Crofer22) 500 – 2500 12
Anode
Elektrolyt
Kathode
Gemisch aus Nickel/Zirkonoxid
und Cermet (Ni/ZrO2-Cermet)
8% Ytriumstabisierte Zirkonoxid
(8YSZ)
Strontiumstabilisierte Lanthan-
Manganat (LSM)
50 – 500
100 – 1500
50 – 100
Fügematerialien BaO-CaO-SiO2 200 – 600 7 – 11
Eine einfache Darstellung aller verwendeten Zellkomponente dieser Brennstoffzelle
ist Abbildung 2-4 zu entnehmen, dargestellt sind hier nur die prinzipiellen
Zellkomponenten gekennzeichnet.
Abb. 2-4. Einfache Darstellung aller verwendeten Zellkomponente in der SOFC.
• Kathode
Die Funktion der Kathode besteht in der Reduktion von Sauerstoff zu O 2- -Ionen und
vor allem im Transport von Elektronen zur Dreiphasengrenze Kathode/Elektrolyt/-
Sauerstoff [Hol 2002]. Sie wird unter oxidierenden Bedingungen betrieben, soll eine
hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen, chemisch stabil bei Betriebstemperatur
(800 – 900 °C) sein und vor allem keine unerwünschte Wechselwirkung mit Zellenkomponenten
aufweisen, zudem soll sie eine hohe katalytische Aktivität besitzen.
Aus den bislang getätigten Forschungsaktivitäten zeichnen sich nur keramische
Werkstoffe mit perowskitischer Kristallstruktur als geeignetes Kathode-material aus.
Hiervon hat sich das strontiumdotierte Lanthan-Manganat (LSM) etabliert, welches
sich durch Siebdruckverfahren auf den Elektrolyt aufbringen lässt. Weitere
Kathodenmaterialien wie LaCoO3 mit dotierten Strontium, Calcium, etc. zeigen sich
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