Verbundvorhaben SOC-Degradation 2.0: Transfer von Erkenntnissen in Produkte für einen "Grünen Wasserstoff"-Vektor - Impedanzbasierte Analyse intrinsischer und extrinsischer Degradationsmechanismen in SOC-Zellen und -Wiederholeinheiten

Elektrolyseure und Brennstoffzellen auf Basis von Festoxid-Elektrolyten (SOEC, Solid Oxide Electrolysis Cell, bzw. SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) erreichen im Vergleich mit alkalischen und PEM-Systeme die höchste Effizienz. Aus diesen Gründen stellt die SOC-Technologie einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von Grünem Wasserstoff bzw. die Erzeugung von Strom und Wärme in KWK-Anlagen dar. Im Hinblick auf den Einsatz der SOC-Technologie insbesondere für die Wasserstofferzeugung aber auch für die Stromerzeugung stellen Lebensdauer und Robustheit der Brennstoffzellen- Stacks immer noch eine hohe Hürde dar. Ziel des vorliegenden Verbundvorhabens SOC-Degradation 2.0 ist die Schaffung einer experimentellen und wissenschaftlichen Basis für das prädiktive Verständnis der Degradationsphänomene in SOC-Stacks und -Systeme.

Das IAM-ET ist an den Teilprojekten Impedanzanalyse, Kontaminanten in Betriebsgasen und Elektrolyse und reversibler Betrieb beteiligt. Über Impedanzmessungen an Zellen und Widerholeinheiten unter systemrelevanten Betriebsbedingungen, die in den IAM-ET Prüfständen definiert eingestellt werden können, sollen die Auswirkungen intrinsischer (durch Materialien und Grenzflächen in Zelle und Wiederholeinheit bedingte) und extrinsischer (durch Kontaminanten in den Betriebsstoffen bedingte) Degradationsmechanismen analysiert und Gegenmaßnahmen evaluiert werden. Dabei liefert die am IAM-ET für die SOFC entwickelte Impedanzanalyse über die Verteilungsfunktion der Relaxationszeiten in Kombination mit physikochemischen Impedanzmodellen quantitative Informationen zur Alterung einzelner Zellkomponenten, erlaubt eine Bewertung verschiedener im Projekt verfolgter Ansätze zur Steigerung der Lebensdauer und erhöht die Zuverlässigkeit von Aussagen zur Lebensdauer von Zellen und Stacks.