Degradationsverhalten von Glasloten für SOFC

Thema

Dualgasofen zur Testung von Glasloten in dualer Atmosphäre bis 1000°C unter dem Einfluss elektrischer Spannung

Dualgasofen zur Testung von Glasloten in dualer Atmosphäre bis 1000°C unter dem Einfluss elektrischer Spannung

Schematische Darstellung der Luft- und Brenngasführungen sowie der elektrischen Verschaltung der Modellfügungen

Schematische Darstellung der Luft- und Brenngasführungen sowie der elektrischen Verschaltung der Modellfügungen

Entwicklung des spezifischen Widerstands eines SOFC-Glaslotes in einer Modellfügung mit Crofer22APA und variierender elektrischer Belastung (0,7V und 30V)

Entwicklung des spezifischen Widerstands eines SOFC-Glaslotes in einer Modellfügung mit Crofer22APA und variierender elektrischer Belastung (0,7V und 30V)

Bauteile von keramischen Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFC), wie metallische Interkonnektoren (Crofer22, ITM/LC, CFY) und keramische Elektrolyte (ZrO2 ), werden mit Glasloten gefügt. Dabei müssen die Glaslote die luft- und brenngasführende Gasräume gegeneinander dichten und je nach SOFC-Design auch benachbarte Bauteile gegeneinander elektrisch isolieren, wobei über der Lotverbindung eine elektrische Spannung von 0,7 bis 1,3 V anliegt. Bei diesen Temperaturen finden Reaktionen in den Werkstoffe und mit anliegenden Atmosphären sowie Migration von Ionen im elektrischen Feld statt, welche die Eigenschaften solcher Dichtungen degradieren lassen. Dementsprechend werden hohe Anforderungen an die Glaslote gestellt, da dieses unter Einsatzbedingungen eine hochzähe Flüssigkeit bildet und zusätzlich elektrischen Spannungen und einer dualen Atmosphäre ausgesetzt ist. Insbesondere im Kontakt zu metallischen Fügepartnern können in Folge dessen verstärkt unerwünschte Reaktionen in den Grenzflächenreaktionen ablaufen.

Diese Degradationsprozesse können in verschiedenen Versuchsanordnungen nachgestellt werden. In einem Dualgasteststand ist es möglich, Glaslotverbindungen bei Temperaturen bis 1000 °C auszulagern, wobei im Inneren der Probe eine reduzierende und außerhalb eine oxidierende Atmosphäre eingestellt werden kann. Die über dem Glaslot angelegte elektrische Spannung ermöglicht die insitu Messung des Widerstands bei hohen Temperaturen. Ziel stellt die Aufklärung und das Verständnis der Degradationsmechanismen für die Entwicklung langzeitstabiler Glaslote da.

 

Leistungsangebot

 

  • Charakterisierung von Fügematerialien und -verbindungen für Einsatz in der Hochtemperaturbrennstoffzelle 
  • Untersuchung der Degradationsprozesse in Fügematerialien unter realen und simulierten Betriebsbedingungen
  • Aufklärung der Degradationsmechanismen und Entwicklung der Tests und Modelle zur Lebensdauervorhersage