SOFC celleudvikling

Efter tørring påsprøjetes et 15-20mum tykt elektrolytlag af TZ8Y, og de tre komponenter samsintres. På den sintrede halvcelle lægges katoden, enten den tidligere i DK-SOFC udviklede tolagskatode eller en ny katodetype med 5 lag, der skaber en gradueret overgang fra elektrolyttens rene TZ8Y til den strømsamlende rene Lathan-strontium-manganat, LSM. Der er indleveret patentansøgning på fremstillingsmetoden for den nye celle. Cellen har i kraft af styrken i det bærende element, der baseres på TZ3Y, en trækstyrke over 150 MPa og er med sin totaltykkelse under 300mum utroligt flexibel. Der er udviklet sintringsteknikker, der gør det muligt at sintre store celler imellem dækplader, hvor trykket kan varieres hen igennem sintringsforløbet, og det er gennem kombination af udnyttelse af den maximale tapecastingsbredde, et nyfremstillet støbehoved med en støbebredde på 30 cm og den nye sintringsteknik lykkedes at realisere den nye celletype i en sintret størrelse på 21x21 cm2. Samtidigt er der etableret udstyr til udskæring af celler i Sulzerstørrelse (12 cm diameter med 2 cm dia centerhul) og der er fremstillet de første celler af denne type. Med den nye celle er det lykkedes at opnå strømtætheder ved 850 grader C nær 2A/cm2, svarende til 1.1W. Cellernes indre modstand er bestemt til 0.3 OMEGAcm2 ved 850 grader C med anvendelse af den nye katodetype. Der forventes mulighed for at reducere cellens modstand yderligere gennem nedbringelse af diffusionsmodstanden i det anodebærende element, hvilket søges effektueret gennem skabelse af en overordnet struktur af større porer via poredannede materialetilsætninger. Den ny celletype har været et grundlæggende element i planlægningen af fortsættelsen af det danske SOFC-program i perioden 2000-2004, der bl.a. omfatter opskalering af produktionsmetoderne i 2000-2002 førende frem til en demonstration af dansk celleteknologi forventeligt i Sulzer-anlæg. Der er aftalt afprøvning af danske celler hos Sulzer Hexis i foråret 2000. Apparatur til undersøgelse af grundlæggende forhold omkring kontakterignsmodstand mellem keramiske legemer er færdigbygget og taget i brug. Der er skabt et udstyr med samtidig mulighed for vægtbelastningsvariation af kontakten mellem to keramiske flader, måling af deformation som følge af vægtbelasningen og bestemmelse af kontaktmodstanden via måling af spændingspotentialerne på de keramiske legemer for givne påtrykte strømstyrker under variation af temperature (rt-1000 grader C) og iltpartialtryk. Udstyret er indtil videre unikt og har allerede givet anledning til væsentlig erkendelse, idet det har ført til opdagelse af, at mekanisk behandling af keramiske flader (diamantslibning, drejning med diamanter) ødelægger de keramiske overflader gennem dannelse af amorfe submikrone toplag med underliggende finkrystallinsk og porøse struktur. Ødelæggelsen fører ved en senere varmebehandling til delvis afskalning af de ødelagte lag under den associerede kornvækst med høj kontaktmodstand til følge