Optimalisatie brandstofcelproductie geslaagd

Titel	:	Optimalisatie brandstofcelproductie geslaagd
Publicatie datum:	:	6 juli 2004
Trefwoorden:	:	SFOC brandstofcel, hoge temperatuur, rendementverbetering
Zie ook:	:	http://www.ecn.nl/bct/products/sofc_tech/index.nl.html

ECN heeft na testen bewezen dat de mechanische sterkte van de SOFC-ASC brandstofcel met een factor 3 kan worden verhoogd, terwijl de productiekosten van een SOFC-ESC brandstofcel met 15 tot 20 procent kunnen worden verlaagd.

De SOFC, de vaste oxide brandstofcel, is te beschouwen als de alleseter onder de brandstofcellen. Door zijn werkingsprincipe en bedrijfstemperatuur kunnen ook ander gassen dan waterstof (H2) worden gebruikt als brandstof, en is de gevoeligheid voor verontreinigingen relatief laag. De SOFC wordt van relatief goedkope materialen gefabriceerd. Schematische weergave van de werking van SOFC-cel. SOFC-ASC Uit de Proof of Principle (POP) testen van het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) is naar voren gekomen dat de dragersterkte van een anodegedragen vaste oxide brandstofcel (SOFC-ASC), zeker verhoogd kan worden met een factor drie, en hoogstwaarschijnlijk met een factor vijf. De brandstofcel waarmee de testen zijn uitgevoerd, zijn cellen waarvan de anode als mechanische drager van de 5 micrometer dikke elektrolytlaag fungeert. De verhoogde mechanische sterkte van de keramische dragerlaag heeft geen verdere gevolgen voor het elektrisch rendement van de cel. De verhoging van de mechanische sterkte is verkregen door een verbetering van de structuur van de keramische dragerlaag. De dragerlaag werd gemaakt door een suspensie, een mix van materialen waaruit de laag is opgebouwd, uit te gieten en te drogen. De dragerlaag werd in kleine hoeveelheden getest. Hierbij is naar voren gekomen dat het toegevoegde nikkeloxide te grofkorrelig was. Na sintering vertoonde de drager defecten die de sterkte en de oppervlaktegesteldheid zeer nadelig beïnvloedden. Na het inbouwen van een extra maalstap in het productieproces, is de grootte van nikkeloxidedeeltjes gereduceerd tot 10µm. De dragerlaag is vlakker en sterker, evenals de daarop door zeefdrukken aangebrachte lagen. De resultaten van het onderzoek zullen binnen niet al te lange tijd geïmplementeerd kunnen worden in de productielijn van SOFC-ASC cellen bij ECN’s vroegere dochteronderneming InDEC, Innovative Dutch Electro Ceramics. SOFC-ESC De elektrolyt gedragen vaste oxide brandstofcel (SOFC-ESC) is een robuuste cel die reeds lang goed presteert. De productie hiervan is een zeer complex procédé waarin de anodelaag en de kathodelaag op de elektrolytlaag in verschillende stappen gezeefdrukt en gesinterd wordt. In het kader van de vermindering van productiekosten is er gekeken naar twee verschillende fasen van het productieproces: een samenvoegen van twee zeefdrukstappen en het tegelijkertijd sinteren van de anode en kathode. Beide testen zijn met een positief resultaat afgesloten. Door een optimalisatie van het sinterproces hebben wetenschappers van ECN het aantal cellen per sinterbatch weten te verhogen, terwijl de kwaliteit behouden is gebleven. Door het naar elkaar toe brengen van de sintertemperatuur van de anode en de kathode is het hen gelukt om beide lagen in één processtap te sinteren. De totale kostenreductie door combinatie van deze ontwikkelingsresultaten komt uit op 15 tot 20 procent. De onderzochte techniek en de testresultaten zijn reeds overgedragen aan InDEC, alwaar de procesgang is aangepast op de nieuwe methode. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of verdere kostenreductie doorgevoerd kan worden. Contact: Bert Rietveld ECN Brandstofceltechnologie 0224 – 564452 g.rietveld@ecn.nl