Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSDie Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC) gehören zu den reifsten und effizientesten Brennstoffzelltechnologien. MCFCs arbeiten bei hohen Temperaturen (580 bis 650 °C), daher sind sie – im Gegensatz zu BSZ mit niedriger Arbeitstemperatur – nicht nur für H2, sondern auch für H2+CO-Gemische oder Erdgas geeignet und benötigen darüber hinaus keine Edelmetallkatalysatoren. Allerdings unterstützen die hohen Temperaturen und die stark korrodierend wirkende Elektrolytschmelze die Degradation der MCFC-Komponenten und begrenzen damit deren Lebensdauer auf ca. 5 Jahre. Die Ausweitung der MCFC-Lebensdauer ist für die breitere Verwendung der Technologie essentiell. Diese kann nur bei intensiver Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich von neuartigen Materialien gewährleistet werden.
Die aktuellen Forschungsarbeiten der im Rahmen des Fraunhofer-Attract Programm neugegründeten Arbeitsgruppe »Werkstoffe MCFC« konzentrieren sich thematisch auf die folgenden Problematiken:
- Gezielte Verringerung der Löslichkeit und des Partikelwachstums der Matrix- und Kathodenmaterialien in Karbonatschmelze mit diversen Zusätzen
- Untersuchung des Benetzungsverhaltens der Karbonatschmelzen bei verschiedenen Temperaturen und Zusammensetzungen
- Quantitatives Verständnis der Wechselwirkung des geschmolzenen Elektrolyts mit keramischen/metallischen Werkstoffen während des MCFC-Betriebs
Die Lösungen dieser Probleme werden nicht nur zur Ausweitung der MCFC Lebensdauer beitragen, sondern auch zur weiteren Entwicklung von Materialien für die Hochtemperatur-thermischen und elektrochemischen Energiespeichersysteme, deren Effizienz entscheidend abhängig ist von der Wechselwirkung zwischen korrodierend wirkender Elektrolytschmelze und keramischen/metallischen Werkstoffen.
Leistungsangebot
- Entwicklung von innovativen Werkstoffen für Systeme mit geschmolzenen Elektrolyten
- Auslagerungsversuche von Pulvern in Elektrolytschmelzen
- Herstellung und Degradationsversuche von Labor-Maßstab-Kathoden-, Anodenhalbzellen und Stapeln
- In-situ elektrochemische Impedanzspektroskopie von Halbzellen und Stapeln
Technische Ausstattung
- Hochleistungsprüfstände für die Charakterisierung von:
- Kathoden- und Anodenhalbzellen
- Labor-Maßstab-MCFC-Stapeln
- Kriechverhalten der Werkstoffe
- Elektrochemische Impedanzspektroskopie Messstationen