Lebensdauer- und Zyklentests an MEAs

Thema

Fig. 2: Keramische Halterung für ESC-MEAs.
Keramische Halterung für ESC-MEAs.
Fig. 1 Stromdichte (j) bei einer Zellspannung von 0,7 V, korrigierter Zellwiderstand (R’) und Zelltemperatur (T) in Abhängigkeit der Anzahl an Thermozyklen (Ziffern)
Stromdichte (j) bei einer Zellspannung von 0,7 V, korrigierter Zellwiderstand (R’) und Zelltemperatur (T) in Abhängigkeit der Anzahl an Thermozyklen (Ziffern)

Membrane-Electrode-Assembly oder MEA ist ein wesentlicher Bestandteil der Brennstoffzelle. An diesem Element erfolgt die Energiewandlung und deren Lebensdauer ist für Stack-Betrieb entscheidend. Die MEAs werden entsprechend ihrem Trägersubstrat klassifiziert: ESC – Elektrolyt-getragene Zelle, ASC – Anodensubstrat-getragene Zelle, MSC – Metallsubstrat-getragene Zelle. Alle Zelltypen haben eines gemeinsam: sie sollen unter Betriebsbedingungen einen möglichst geringen Innenwiderstand (ASR – area specific resistance) zeigen und kaum degradieren (<0,5% / 1000h Leistungsverlust). Da die Prüfung bei hoher Temperatur stattfindet und die zulässigen Degradationsraten sehr gering sind, erfordert es eine spezielle Technik, um die geringfügige Leistungsänderungen zu registrieren und deren Ursachen zuzuordnen. Hierfür gibt es am IKTS MEA-Prüfstände die eine zuverlässige MEA-Charakterisierung (inkl. Aufnahme und Auswertung von Impedanzspektren) erlauben. Die spezielle Schliffpräparation für Sichtbarmachung der Änderungen an MEA-Grenzflächen hilft weiter, die Ursachen der Degradation zu verstehen.

 

Leistungsangebot

 

  • Elektrochemische MEA-Charakterisierung
  • Langzeit- und Zyklentests von MEAs
  • Post-mortem-analyse und Ermittlung von Degradationsursachen

 

Veröffentlichungen

2015

Hildebrandt, Stefanie; Kinski, Isabel; Mosch, Sindy; Waltinger, Andreas; Uhlig, Florian; Michaelis, Alexander: Non-contact printing: Conductive track geometry affected by ink rheology and composition.
In: Microsystem Technologies 21 (2015), Nr.6, S.1363-1369
(DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s00542-014-2275-8)

Jurk, Robert; Michaelis, Alexander (Hrsg.): Synthese von Edelmetalltinten für den Inkjetdruck funktioneller Schichten mit dem Anwendungsbeispiel der Frontseitenmetallisierung kristalliner Solarzellen.
Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2015, IV, S. 180.
(Zugl.: Dresden, TU, Diss., 2015) (Kompetenzen in Keramik. Schriftenreihe, 30)
(ISBN 3-8396-0924-0 ; ISBN 978-3-8396-0924-8)

Kusnezoff, Mihails; Beckert, Wieland; Trofimenko, Nikolai; Jacobs, B.; Dosch, Christian; Megel, Stefan; Rachau, M.; Wieprecht, C.; Gipp, D.: Electrochemical MEA characterization : Area specific resistance corrected to fuel utilization as universal characteristic for cell performance.
In: Singhal, S. C. (Ed.) ; Electrochemical Society -ECS-: Solid oxide fuel cells 14 (SOFC-XIV)
Pennington, NJ: ECS, 2015, S.2555-2563
(ECS transactions 68.2015, Nr.1)
(DOI: http://dx.doi.org/10.1149/06801.2555ecst)

 

2014

Dietzen, Egle; Trofimenko, Nikolai; Kusnezoff, Mihails; Sauchuk, Viktar: Kathoden-Elektrolyt-Anodeneinheit von Hochtemperatur-Brennstoffzellen.
Priorität: DE 102013007637 A1: 20130429
(URL: http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?DB=worldwide.espacenet.com&locale=en_EP&FT=D&CC=DE&NR=102013007637A1. Zugriffsdatum: 23.9.2019)

Eberstein, Markus; Schmidt, Ulrike; Körner, Stefan; Reinhardt, Kathrin; Jurk, Robert; Partsch, Uwe: In-situ observations of glass frit related effects during the front side paste contact formation.
In: Institute of Electrical and Electronics Engineers -IEEE-: 40th IEEE Photovoltaic Specialist Conference, PVSC 2014 : Denver, Colorado, 08.06.2014-13.06.2014. Piscataway, NJ: IEEE, 2014, S.3463-3469
(DOI: http://dx.doi.org/10.1109/PVSC.2014.6925678)

Jurk, Robert; Mosch, Sindy; Fritsch, Marco; Ihle, Martin: Synthesis of nano metal particles for low sintering conductive inks.
In: Demmer, Axel ; Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie -IPT-, Aachen: DDMC 2014, Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference. Proceedings : March 12-13 2014, Berlin. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2014, S.269-273.

Mosch, S.; Fritsch, M.; Trofimenko, N.; Jurk, R.: Metal nano-inks: From synthesis to application.
In: Coating international 47 (2014), Nr.9, S. 16-17.

Reinhardt, Kathrin; Schmidt, Ulrike; Körner, Stefan; Jurk, Robert; Partsch, Uwe; Eberstein, Markus: Observation of the contact formation of PV frontside pastes by in-situ contact resistance measurement.
In: Energy Procedia 55 (2014), S.702–707.
(DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2014.08.047)

 

2013

Megel, Stefan; Dosch, Christian; Rothe, Stefan; Kusnezoff, Mihails; Trofimenko, Nikolai; Sauchuk, Viktar; Michaelis, Alexander; Bienert, Christian; Brandner, Marco; Venskutonis, Andreas; Kraussler, Wolfgang; Sigl, Lorenz S.: CFY-stacks for use in stationary SOFC and SOEC applications.
In: Kawada, T. ; Electrochemical Society -ECS-: 13th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells, SOFC 2013 : 6.-11. October 2013, Okinawa, Japan. Pennington, NJ: ECS, 2013, S. 89-98.
(ECS transactions 57.2013,Nr.1)
(DOI: http://dx.doi.org/10.1149/05701.0089ecst)

Swiecinski, K.; Ihle, Martin; Jurk, Robert; Dietzen, E.; Partsch, Uwe; Eberstein, Markus: Aerosol jet printing of two component thick film resistors on LTCC.
In: Eitel, R.; International Microelectronics and Packaging Society -IMAPS-; American Ceramic Society -ACerS-, Westerville/Ohio:
IMAPS/ACerS 9th International Conference and Exhibition on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies, CICMT 2013 : April 23-25, 2013, Orlando, Florida, USA. Red Hook, NY: Curran, 2014, S.240-246

Swiecinski, K.; Ihle, M. ; Jurk, R.; Dietzen, E.; Partsch, U.; Eberstein, M.: Aerosol jet printing of two component thick film resistors on LTCC.
In: Journal of microelectronics and electronic packaging 10 (2013), Nr.3, S. 109-115.

 

2012

Megel, S.; Kusznezoff, M.; Trofimenko, N.; Sauchuk, V.; Schilm, J.; Schöne, J.; Beckert, W.; Michaelis, A.; Bienert, C.; Brandner, M.; Venskutonis, A.; Skrabs, S.; Sigl, L.S.: CFY-stack: From electrolyte supported cells to high efficiency SOFC stacks.
In: European Fuel Cell Forum -EFCF-: 10th European Solid Oxide Fuel Cell Forum, SOFC 2012. Proceedings : Fundamentals, Materials, Systems, Applications; 26 - 29 June 2012, Lucerne/Switzerland. Oberrohrdorf/Switzerland: European Fuel Cell Forum, 2012, S. 18-28.

Trofimenko, N.; Kusnezoff, M.; Michaelis, A.: Electrochemical characterisation of high temperature solid oxide electrolysis cell based on scandia stabilized zirconia with enhanced electrode performance.
In: European Fuel Cell Forum -EFCF-: 10th European Solid Oxide Fuel Cell Forum, SOFC 2012. Proceedings : Fundamentals, Materials, Systems, Applications; 26 - 29 June 2012, Lucerne/Switzerland. Oberrohrdorf/Switzerland: European Fuel Cell Forum, 2012, S. 14-22.