Team Technologie von Festoxidzellen
Das Team "Technologie von Festoxidzellen" beschäftigt sich mit den Verfahren und Werkstoffen zur Herstellung der SOC. Insbesondere die Eigenschaftsbeziehungen Werkstoffe/ Herstell- bzw. Beschichtungsverfahren und die daraus resultierenden physikalischen, chemischen und elektrochemischen Eigenschaften der Bauteile und Schichten stehen im Vordergrund.
Darüber hinaus sind in diesem Team die Aktivitäten zur Post-Test-Analyse von Zellen und Funktionsschichten betriebener Stacks konzentriert. Im Vordergrund stehen dabei mikrostrukturelle (REM), optische (Lichtmikroskopie, Konfokal-mikroskopie, Topographie), physikalische (XRD, Raman) und chemische (Nasschemie, ZEA-3) Analysen und Untersuchungen.
Herstellungsverfahren
Die wesentlichen Herstell- und Beschichtungstechnologien zur Fertigung von SOCs und stackfunktionaler Schichten sind Foliengießen, Siebdruck und Nasspulverspritzen. Je nach Schichtanforder-ung stehen aber auch Tauch- und Schleuder-beschichten, Plasmaspritzen, physikalische Dünnschichtprozesse sowie Elektrophorese zur Verfügung. Wichtige Entwicklungs-parameter sind die physikalischen Pulvereigenschaften (Korngröße, -verteilung, spezifische Oberfläche), die Rezeptur und die rheologischen Eigenschaften von Pasten, Schlickern und Suspensionen, die Maschinen-parameter und das sich anschließende Trocknen und Sintern. Neben den am IEK-1 verfügbaren Charakterisierungsmethoden wie Rheometer, BET, Korngrößenbestimmung kann auch auf (thermo)mechanische Charakterisierung am IEK-2, elektrochemische Charakterisierung am IEK-9 sowie hochauflösende Mikroskopie am ERC zurückgegriffen werden.
Post-Test-Analyse
Die Nachuntersuchung betriebener Stacks wird zusammen mit den anderen an der SOC-Entwicklung beteiligten Institutsbereichen durchgeführt. Hauptfokus der IEK-1 Nachuntersuchung sind die Zellen und die Kontakt- und Schutzschichten. Materialspezifische Veränderungen, Fremdphasenbildungen, Wechselwirkungen und Interdiffusionen sowie mikro- und makrostrukturelle Änderungen werden erfasst, charakterisiert, ausgewertet und in Beziehung zu den Betriebsparametern (T, t, Stromdichte, Feuchtigkeit usw.) gesetzt.
Highlights der letzten Jahre sind u.a. eine erstmals beschriebene Mn-Al-haltige Fremdphasenbildung im langen SOFC-Betrieb (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.11.025), die Ni-Auswanderung in der Brenngaselektrode im SOEC-Betrieb (10.1149/2.0961805jes) und die vergleichsweise geringen Veränderungen innerhalb der Zelle nach extrem langer Betriebszeit (https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228770).