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Institut für Energie- und Klimaforschung

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BMBF-Client Russland Verbundprojekt: N-KATH

Ab initio Entwicklung neuer Kathodenmaterialien

Die Leistungsfähigkeit der Solid Oxid Fuel Cell (SOFC) ist hauptsächlich durch die Kinetik der elektrochemischen Prozesse an den Elektroden begrenzt. Ihr Anteil am gesamten Zell-Widerstand (area specific resistance; ASR) ist dominierend, neben den (äußeren) Widerständen der Kontaktierung. Insbesondere der Übergang der Sauerstoff-Ionen an der Grenzfläche zwischen Kathode und Elektrolyt ist in seiner Wirkungsweise noch nicht völlig verstanden, stellt aber einen wesentlichen Anteil am Gesamt-ASR dar. Dieser soll durch Optimierung der Materialien, hier des Kathodenmaterials verringert werden. Oxidkeramische Materialien in der Perowskite-Struktur stellen z.Zt. den Hauptanteil der Kathodenmaterialien, die kommerziell und prä-kommerziell zum Einsatz kommen. Um zu Durchbrüchen in der SOFC-Technologie bezüglich Lebensdauer und Leistungsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu kommen, werden völlig neue Ansätze bei den Materialien gesucht.
In diesem Projekt wird dazu von theoretischen Überlegungen ausgegangen, in denen Materialien und Kristalle ‚konstruiert/designt’ werden.

Mit den Ansätzen der Moscow State University (MSU) ist es möglich, Perowskite gezielt auf spezifische Eigenschaften hin zu entwickeln. Die Synthese dieser Materialien erfolgt am Boreskov Institute of Catalysis (BIC), das eines der renommiertesten russischen Institute in der Katalyse Forschung und Materialentwicklung ist. Mit dem BIC hat JÜLICH bereits in EU-Projekten zusammen gearbeitet (u.a. in SOFC600).
Die bereitgestellten Pulver sollen in JÜLICH auf von H.C.Starck hergestellten SOFC- Halbzellen (Anode und Elektrolyt) als Kathode aufgebracht werden und im Button-Cell-Versuch (wenige Quadratzentimeter große Zellen) evaluiert und validiert werden.
Eine direkte Verwertung der Ergebnisse ist über die kommerziellen Aktivitäten von H.C.Starck als SOFC-Zellen-Lieferant für (u.a.) CFCL und in der Kooperation mit Kerafol möglich.

Projektkoordinator


Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung, IEK-9

Projektpartner


Dept. of Chemistry, Moskow State University (MSU), Moskau,
Boreskov Institute of Catalysis (BIC), Novosibirsk
H. C. Starck Ceramics GmbH, Development, Selb

Kontakt

Josef Mertens


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