Nickelreaktivlot / Oxidkeramik-Fügungen als elektrisch ... - JuSER

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Effizienz bei einer im Hinblick auf die Lebensdauer vertretbaren Betriebstemperatur liegt dabei
an dem langen Diffusionsweg der Sauerstoffionen durch den tragenden Elektrolyten. Dennoch
ist das System in Kombination mit einer sinnvollen Wärmenutzung mit einem
Gesamtwirkungsgrad über 85% als dezentraler Stromerzeuger für Einfamilienhäuser interessant
und voraussichtlich in naher Zukunft als Produkt erwerbbar [42, 43]. Steht dagegen eine hohe
elektrische Effizienz im Vordergrund, sind kathoden- und anodengetragene Zellen (Anode
Stabilized Cells: ASCs) wegen ihres nur wenige Mikrometer dünnen Elektrolyten im Vorteil.
Siemens-Westinghouse setzt hier für stationäre Anwendungen erfolgreich auf eine tubulare
Bauform mit extrudiertem Kathodenrohr und erzielt elektrische Gesamtwirkungsgrade von bis zu
53 % [38]. Stehen dagegen eine hohe Leistungsdichte, möglichst geringe Betriebstemperatur
sowie eine kostengünstige Produzierbarkeit im Vordergrund, sind anodengetragene planare
Konzepte Erfolg versprechender. Sie werden von der Mehrheit der weltweiten SOFC-Projekte
verfolgt und erreichen Leistungsdichten von bis zu 1,9 W/cm 2 bei Betriebstemperaturen
zwischen 700 und 800°C [38]. Ein zusätzlicher Vorteil der planaren Zellen ist ihre geometrische
Einfachheit, wodurch die Reihenschaltung mehrerer Brennstoffzellen zur Erhöhung der
Systemspannung und –leistung durch Stapeln am einfachsten möglich ist. Dieser
Brennstoffzellenstapel (Stack, Abb. 2-2) enthält zur elektrischen Kontaktierung der ASCs
geprägte Stromsammlerbleche (Interkonnektoren), die zudem die Funktion der Gasverteilung
und –trennung von Brenngas und Luft erfüllen. Weitere Elemente des Stacks sind elektrische
Kontaktschichten sowie Dichtungselemente.
Abb. 2-2: Vereinfachte Aufbauskizze des CS-Brennstoffzellenstapel-Designs mit planaren,
anodengestützten Hochtemperaturbrennstoffzellen (ZeuS-Projekt zur Entwicklung einer
SOFC-APU für mobile Anwendungen) [33].