Entwicklung von Submikron - Pulver-Suspensionen zur Herstellung ...

50 gm
150 gm
50 gm
50 x 50 mm 2
100 x100 mm2
Kathode
Elektrolyt
Anode
Grundlaggen
Substrat
200 x 200 mm 2
250 x 250 mm 2
Abb . 2-5 : Links : Elektrolyt-getragenes Konzept, rechts : Substratkonzept
1,50 mm
Allgemein gilt, daß die Einzelkomponenten einer Zelle in ihrem thermischen
Ausdehnungskoeffizienten kompatibel sein müssen, insbesondere bei den bei der Herstellung
auftretenden Temperaturen von 1200 °C und mehr . Bei der Betriebstemperatur von 800 °C
und dem dabei auftretenden Ladungstransport müssen sie langzeitstabil sein, d . h . die
einzelnen Komponenten dürfen keine (chem.) Reaktionen untereinander zeigen . Es darf kein
Abdampfen einzelner Komponenten auftreten . Die Gefügestruktur darf sich nicht verändern .
Isolierender Deckschichten als Folge von Reaktionen untereinander oder mit den Brenngasen
dürfen nicht auftreten .
Auf die speziellen Anforderungen für die Einzelkomponenten sowie die derzeit verwendeten
Herstellungsverfahren und Materialien für das Jülicher Substratkonzept wird nun näher
eingegangen (s . z . B . /STÖ99/)
Das Substrat muß neben der für die tragende Funktion wichtige mechanische Stabilität eine
hohe Porosität und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen . Die Mikrostruktur darf sich
während des Betriebes nicht verändern, da diese für die Eigenschaften maßgeblich ist . Eine
stabile Mikrostruktur wird durch die Verwendung von Keramik-Metall-Mischungen erreicht
(Cermets, Ceramic-Metal) . Die keramische Phase ist für die Temperaturstabilität
verantwortlich, während der metallische Anteil die elektronische Leitfähigkeit garantiert
/MOR97/, /SIM99/ .
Für die Anwendung bei 800 °C kommen als metallische Phase Nickel, Kobalt und
verschiedene Edelmetalle in Frage . Aus Kostengründen wird Nickel verwendet . Als
keramische Phase wird YSZ (Yttriumstabilisiertes Zr02) eingesetzt, das auch als Elektrolyt
Anwendung findet.