SOFC stakudvikling

Afdelingen for Materialeforskning

Som muligt redoxdabilt keramisk strømaftastningsmateriale til drift under reducerende omstændigheder, primært til ceriaanoder, er udviklet La(Sr)TiO3. Materialet har vist sig hensigtsmæssigt med hensyn til stabilitet, ledningsevne og termisk expansion, men har desværre udvist en uventet volumenkontraktion ved reduktion, hvilket vil kunne medføre kontakteringsvanskeligheder ved stakopkørsel til driftstilstand.

Projektbeskrivelse
Formål: At udvikle udvalgte dele af den danske SOFC teknologi sigtende mod en beregnet stakpris ved massefabrikation på ca. 4000 kr/kW. Arbejdsprogram: Hovedpunkterne er: 1) Anode til inter reforming, 2) katode med lavere polarisationsmodstand, 3) tynd elektrolyt, 4) billige keramiske formgivningsmetoder, 5) effektiv kontaktering, 6) celletests, 7) økonomianalyse og 8) post mortem analyse af en 1/2 kW stak
Resultater

Materialet er derfor ikke hensigtsmæssigt i ublandet form. EFP94 projektet 'Optimering af SOFC-systemer' viste at den profilerede interconnect er den kostbareste enkeltdel i en stak. På baggrund heraf er lanceret et koncept for kontaktering mellem celle og et fladt (evt. tyndt) ikke-profileret metallisk eller keramisk membranelement. En komponent hertil til brug under oxiderende forhold er færdigudviklet i form af en ikke-sintret keramisk masse, samlet ved plastisk formgivning, og bærende gaskanaler. Komponenten tilpasser sig omgivende kontaktflader og konsolideres ved første stakopkørsel til driftstemperatur. Afprøvning under stakrelevante omstændigheder har vist minimering af cellerevner ved drift. Samme afprøvning viste fravær af celle-ældning over mere end 800 timers drift. Patentering af konceptet overvejes. På baggrund af den økonomiske optimeringsanalyse er der arbejdet med billiggørelse af lanthanholdige cellekomponenter ved introduktion af lanthanidbaserede materialer (LnSM, LnSC). Der kan opnås en materialeomkostningsreduktion på en faktor 2-3 for de berørte komponenter. Performanceændringerne ved substitueringen er ikke færdigafklarede, men meget væsentlige stakdele kan baseres på de mindre rene materialer. Der er udtaget patent herpå af HTAS. Kontaktproblemer mellem sintrede keramiske komponenter er sat i fokus med bygning af udstyr, der muliggør måling af elektriske modstande og dimensioner under samling ved høj temperature, enten som følge af variabelt kontakttryk eller som følge af materialebvægelser ved f.ex. sintring. Arbejdet med udstyr fortsættes udner EFP98 og EFP99 'SOFC Celleudvikling'. Siden medio 1997 er fokusret på udvikling af den anodebårne tynd-elektrolytcelle. Denne udvikling er gennemført i såvel EFP96 som EFP97 og EFP98 SOFC-projekterne og rapporteres derfor i dem alle. Celleudviklingen har ultimo 1998 nået sit første planlagte mål ved en indre modstand på 0.4OMEGA.cm2 ved blot 850 deg. C for 5x5 cm celler, et resultat blandt de allerbedste rapporterede i verden. Samtidigt hermed er fremstillingsmetoderne udviklede med henblik på minimering af fremstillingsomkostningerne. Således kan anode+elektrolyt fremstilles i een kontinuert vådkeramisk arbejdsgang med en enkelt sintring. Fremstillingsmetoden forsøgers patenteret i 1999. Der henvises iøvrigt til afslutningsskemaet for EFP96-SOFC projektet 1443/96-0001

Key figures

Periode:
1997 - 1999
Bevillingsår:
1997
Egen finansiering:
6,99 mio.
Støttebeløb:
9,00 mio.
Støtteprocent:
56 %
Projektbudget:
15,99 mio.

Kategori

Oprindelig title
SOFC stakudvikling
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Brint og brændselsceller
Projekttype
Forskning
Journalnummer
1443/97-0003

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)

Kontakt

Kontakperson
Mogensen, Mogens
Adresse

Øvr. Partnere: