Degradation von metallischen Kontaktierungskomponenten bei Hochtemperatur-Brennstoffzellen

Die elektrische Degradation von planaren SOFC-Stacks wird stark durch das Anwachsen von Chromoxid haltigen Oxidschichten auf integrierten Interkonnektormaterialien beeinflusst. In dieser Dissertation wird das Degradationsverhalten von vier oft verwendeten Interkonnektorlegierungen unter SOFC-Anodengas relevanten Gaszusammensetzungen in einer Temperaturspanne zwischen 725°C-875°C über Zeitperioden =1000 h getestet und umfassend charakterisiert.

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Ungeachtet von zahlreichen Verbesserungen zur Erhöhung der Langzeitstabilität von planaren Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) besteht weiterhin ein großer Bedarf für Verbesserungen in der Zuverlässigkeit und Robustheit von SOFC Stacks. Der metallische Interkonnektor (MIK) ist ein essentielles Bauteil der SOFC Stacks und hat eine wichtige Bedeutung für dessen Langzeitstabilität, wobei die Forderung nach einer Erhöhung der SOFC-Standzeit über mehr als 40 000 h eine Optimierung der Testverfahren hin zu beschleunigten Materiallebensdauertests impliziert. Aus dieser Motivation heraus werden in dieser Dissertation 3 ferritische MIK-Legierungen, Crofer22APU, Crofer22H, AISI441 und eine auf Chrom basierende pulvermetallurgisch hergestellte Legierung (CFY) unter SOFC-Anodengas relevanten Gaszusammensetzungen in einer Temperaturspanne zwischen 725 °C - 875 °C über Zeitperioden größer/gleich1000 h getestet und umfassend charakterisiert. Dies stellt eine Neuheit zu MIK-Untersuchungen an der SOFC-Luftseite dar. Basierend auf diesen Ergebnissen werden die Betriebsbedingungen für eine beschleunigte Materialalterung an diesen MIKs quantifiziert und das elektrische Degradationsverhalten bestimmt.