News - Bauteil-/Halbleiter-Test

Effiziente Charakterisierung von SOFC- und SOEC-Brennstoffzellen

30. März 2011 - FuelCon präsentiert einen neuen Prüfstand für SOFC- und SOEC-Brennstoffzellen. Der Evaluator C50-HT ermöglicht die zerstörungsfreie und reproduzierbare Untersuchung von Zellen mit voll-keramischem Zell-Housing. Dabei eignet sich das System nicht nur für Langzeituntersuchungen, sondern auch für eine reproduzierbare Leistungscharakterisierung der Brennstoffzellen.

In der Forschung und Entwicklung der SOFC und SOEC Brennstoffzellen sind genaue Kenntnisse über die Werkstoffeigenschaften der einzelnen Komponenten sowie deren Langzeitverhalten und Interaktion eine notwendige Voraussetzung, um den Markteintritt dieser hocheffizienten Brennstoffzellentechnologie zu beschleunigen. Untersuchungen der Zelle bilden hier einen besonderen Schwerpunkt, da an dieser Komponente die Energiewandlung erfolgt. Die Lebensdauer und Leistung der Zelle sind somit entscheidend für den effizienten Betrieb eines SOFC beziehungsweise SOEC Stacks.

Im Fokus der Forschungsaktivitäten zur Verbesserung der Einzelzelle steht neben der Realisierung geringerer Degradationsraten (<0,5% / 1000h Leistungsverlust) die Reduzierung der Kosten. Vor allem die niedrigen Degradationsraten sind in Kombination mit den hohen Betriebstemperaturen der SOFC jedoch eine Herausforderung für geeignete Messtechnik, da bereits kleinste Leistungsänderungen der Zelle erfasst werden müssen.

Der FuelCon Prüfstand Evaluator C50-HT ermöglicht nicht nur Langzeituntersuchungen, sondern durch den Einsatz eines speziellen Zell-Housings auch reproduzierbaren Leistungscharakterisierungen der SOFC beziehungsweise SOEC Zelle. Durch vielfältige Mischoptionen der Anoden- und Kathodengasversorgung können beliebige Brenngasszenarien, wie zum Beispiel der Betrieb mit Erdgas für den Einsatz der SOFC in stationären Energiesystemen, dargestellt werden. Mittels integrierter Impedanz-Spektroskopie sind detaillierte elektrochemische Charakterisierungen realisierbar. Die gewonnenen Daten können nicht nur zur Entwicklung realitätsnaher Simulationsmodelle genutzt werden. Sie geben außerdem Aufschluss im Hinblick auf Materialoptimierungen. Die bei langfristigen Messprogrammen erforderliche Vergleichbarkeit der Daten wird durch die reproduzierbare Einstellung der Randbedingungen wie Gasdurchfluss, Temperatur, Feuchte und Druck erreicht.

Für die Untersuchung und Optimierung der Leistung einer SOFC beziehungsweise SOEC Einzelzelle ermöglicht der Einsatz des hierfür entwickelten Zell-Housings die effiziente Durchführung zerstörungsfreier Testläufe mit hoher Reproduzierbarkeit. Da für das Housing keine speziellen Dichtungen erforderlich sind, lässt es sich schnell und einfach aufbauen. Auch ein Wechsel der Zelle kann dadurch innerhalb kurzer Zeit erfolgen. Das vollkeramische Design vermeidet außerdem die Kontamination und eine damit einhergehende Leistungsverringerung der Zelle. Durch den schnellen Aufbau ist das Housing auch ideal für fertigungsbegleitende Qualitätsüberwachungen in der SOFC Einzelzellenproduktion.

FuelCon präsentiert das SOFC Zell-Housing vom 04. - 08. April auf der HANNOVER MESSE 2011.

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