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Fügen von Hochtemperatur-Brennstoffzellen
2002
Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002
Genehmigende Fakultät
Fak05
Hauptberichter/Gutachter
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-05-21
Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-4467
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/57186/files/Schwickert_Tanja.pdf
Einrichtungen
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; SOFC (frei) ; Glaslot (frei) ; Glaskeramik (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620
Kurzfassung
Planare Hochtemperaturbrennstoffzellen nach dem Jülicher Design werden mit Interkonnektoren und Gehäusen aus Stahl zu Brennstoffzellenstapeln zusammengesetzt um technisch nutzbare Stromquellen zu erhalten. Die einzelnen Bauteile müssen dabei zum einen gasdicht miteinander verbunden sein, sodass Brenngas und Luft sich nicht mischen können, zum anderen müssen die Interkonnektoren gegeneinander und gegebenenfalls gegen das Gehäuse isoliert sein, damit es nicht zu inneren ohmschen Verlusten kommt. Die Betriebstemperaturen der Brennstoffzellenstapel liegen bei 750 bis 1000 °C, wobei sowohl reduzierende (Brenngas) als auch oxidierende Atmosphären (Luft) vorliegen. Mit dem Ziel unter diesen Bedingungen eine thermisch zyklierfähige Fügung zu gewährleisten wurde eine Vielzahl von Glasloten untersucht. Es wurden sowohl dilatometrische Messungen zur Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten und des Fließ- und Sinterverhaltens beim Fügen als auch Fügeversuche mit verschiedenen Fügeproben, die die unterschiedlichen Fugengeometrien im Brennstoffzellenstapel widerspiegeln, durchgeführt. Zum Abschluss wurden ausgewählte Glaslote zum Fügen von Hochtemperaturbrennstoffzellenstapeln nach verschiedenen Designvarianten verwendet. Durch Auswahl des geeigneten Glaslotes und Anpassung der Fügegeometrie an die Möglichkeiten des Glaslotes gelang es, reproduzierbar dichte Brennstoffzellenstapel herzustellen, deren thermische Zyklierfähigkeit aber noch verbessert werden muss.Planar solid oxide fuel cells as developed at Forschungszentrum Jülich are combined with steel interconnectors and casings to form fuel cell stacks that can be used as technical power sources. On the one hand, all the components must be joined gas-tight so that fuel and air cannot mix. On the other hand, the interconnectors have to be electrically insulated from each other and, where applicable, from the casing to prevent ohmic losses. Fuel cell stacks are operated at temperatures ranging from 750 to 1000°C under both oxidizing (air) and reducing atmospheres (fuel gas). In order to form gas-tight sealings under these conditions, a large number of glass-ceramic sealants were investigated. Dilatometric measurements were performed to determine the thermal expansion coefficient and the flow and shrink behavior during joining, and joining tests were conducted with different specimens representing the various joining geometries in the fuel cell stack. Finally, selected glass-ceramic sealants were used to join various designs of fuel cell stacks. By choosing the appropriate sealant and adapting the joining geometry to the possibilities of the sealant it was possible to reproducibly achieve gas-tight stacks, although their thermal cycling properties still need to be improved.
Volltext: 
PDF
(zusätzliche Dateien)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online, print
Sprache
German
Externe Identnummern
HBZ: HT013561869
Interne Identnummern
RWTH-CONV-119251
Datensatz-ID: 57186
Beteiligte Länder
Germany
