Verbundprojekt: Vollkeramisches SOFC-Konzept für kosteneffiziente µ-KWKs: Langzeitverhalten, Degradationsmechanismen, Material- und Prozessoptimierung (KerSOLife100); Teilvorhaben: Zuverlässigkeit Träger- und Kathodenmaterialien
Zeitraum
2016-09-01 – 2020-06-30
Bewilligte Summe
564.609,33 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03ET6101D
Leistungsplansystematik
Brennstoffzelle - SOFC [EA2254]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN5)
Förderprogramm
Energie
In KerSOLife100 wird durch ein Konsortium aus Industrie- und Wissenschaftspartnern ein innovatives, vielversprechendes vollkeramisches SOFC-Zellkonzept für kosteneffiziente Mikro-KWK erforscht, welches ein hohes Potential besitzt, die zukünftigen Marktanforderungen bzgl. Lebensdauer und Kosten zu erfüllen. Ziel der Robert Bosch GmbH ist es, 2021 ein µ-KWK System mit 1 kW elektrischer Leistung, einer Lebensdauer von 15 Jahren bei einer Degradationsrate < 0,15 %/1000h auf den Markt zu bringen. Zur Umsetzung des neuartigen Zellkonzepts in wettbewerbsfähige Produkte ist eine Optimierung hinsichtlich Materialien und elektrochemischer Leistung auf Basis eines tiefgreifenden wissenschaftlichen Verständnisses der elektrochemischen und thermomechanischen Alterungsphänomene und Schädigungsmechanismen erforderlich. Die Komplexität und der Neuheitsgrad der Problemstellung machen ein entsprechend KerSOLife100 aufgestelltes Forschungsvorhaben erforderlich. In KerSOLife100 sollen das Langzeitverhalten des neuen vollkeramischen SOFC-Konzepts umfassend erforscht sowie kritische Degradationsmechanismen identifiziert und modellhaft beschrieben werden. Auf dieser Basis werden Abhilfemaßnahmen auf Material- und Prozessebene abgeleitet, die in Modellzellen umgesetzt und erprobt werden. Des Weiteren soll auf Basis dieser Erkenntnisse eine Methodik zur beschleunigten Erprobung entwickelt werden, um zu verständnisbasierten, verkürzten Optimierungszyklen zu gelangen. Zur Umsetzung der Ziele werden eine Modell-Wiederholeinheit mit planarem Layout sowie daraus abgeleitete Modellproben betrachtet. Die Arbeiten der HSAA konzentrieren sich auf die Untersuchung der thermomechanischen Beständigkeit und Zuverlässigkeit des keramischen Trägermaterials Forsterit. Hierzu werden realitätsnahe Alterungstests, umfangreiche (bruch-)mechanische Analysen sowie Thermoschockuntersuchungen angestellt, um Wirkzusammenhänge sowie Werkstoffkennwerte für die Zuverlässigkeitsauslegung zu erarbeiten.
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