Verständnis der Wirkzusammenhänge der Alterungsmechanismen zur Lebensdauervorhersage von SOFCs - Physikochemische Lebensdauermodelle auf Basis elektrochemischer und (mikro-) struktureller Analysen

Ziel des Projekts „WirLebenSOFC“ ist es, Degradationsmechanismen in Festoxidbrennstoffzellen (SOFC)-Systemen zur Rückverstromung von grünem Wasserstoff zu untersuchen, Modelle für die Lebensdauervorhersage zu entwickeln und Gegenmaßnahmen abzuleiten. Zur Erreichung dieses Ziels werden zum einen Algorithmen des „maschinellen Lernens“ eingesetzt, um Korrelationen zwischen Betriebsparametern und deren Einflussstärke systematisch zu analysieren und zum anderen experimentell basierte, physikochemische Modelle angewendet, welche es ermöglichen ein vertieftes Verständnis von Degradationsprozesse in den Elektroden und Komponenten der Brennstoffzellen aufzudecken. Am KIT stehen experimentell basierte Lebensdauermodelle im Fokus, mit denen die zeitliche Veränderung in der Zelle ablaufender physikochemischer Prozesse in Abhängigkeit von Zellaufbau (Materialien, Mikrostrukturen, Schichtdicken) und Betriebsbedingungen (Temperaturen, Gase, el. Belastung) prädiziert werden kann. Zur Modellentwicklung und Parametrierung sind umfangreiche elektrochemische Messungen (Langzeitzelltests) und Pre- & Post-Test Analysen (hochauflösende Elektronenmikroskopie, 3D-Rekonstruktion poröser Elektroden) erforderlich. Die am KIT erzielten experimentellen und simulativen Ergebnisse fließen in die Entwicklung hybrider Modelle ein.