Elektrische Charakterisierung und Modellierung von metallischen Interkonnektoren (MIC) des SOFC-Stacks:
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| Published: |
Karlsruhe
KIT Scientific Publishing
2012
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| Series: | Schriften des Instituts für Werkstoffe der Elektrotechnik, Karlsruher Institut für Technologie
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 EINFUEHRUNG 1
1.2 ZIEL DER ARBEIT 4
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 5
2 DIE HOCHTEMPERATUR-FESTELEKTROLYT-BRENNSTOFFZELLE 7
2.1 FUNKTIONSPRINZIP 7
2.2 VERLUSTE IM BETRIEB 10
2.3 TECHNISCHE REALISIERUNG 13
2.3.1 KOMPONENTEN 13
2.3.2 ZELLKONZEPTE 17
2.3.3 STACK-KONZEPTE 19
2.3.4 BRENNSTOFFZELLEN-SYSTEME 21
2.4 KONTAKTIERUNG 22
2.4.1 ANFORDERUNG 22
2.4.2 TECHNISCHE UMSETZUNG 24
2.4.3 VERLUSTE DURCH KONTAKTIERUNG 26
2.5 DEGRADATION 30
2.5.1 DEFINITION 30
2.5.2 URSACHEN 32
2.5.3 CR-VERGIFTUNG 36
3 EXPERIMENTELLE METHODEN 41
3.1 MESSOBJEKT 41
3.2 MESSTECHNIK 42
3.2.1 MESSPLATZ 42
3.2.2 MESSVERFAHREN 45
3.3 MESSABLAUF 47
3.3.1 KONTAKTGEOMETRIE 48
3.3.2 CR-VERGIFTUNG 50
3.4 KONTAKTIERUNG 52
3.4.1 KONTAKTGEOMETRIE 53
3.4.2 CR-VERGIFTUNG 54
III
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IMAGE 2
4 ANALYSE UND AUSWERTUNG 57
4.1 GLEICHSTROMMESSUNG 57
4.1.1 STROM-SPANNUNGSKENNLINIE 57
4.1.2 KONSTANTSTROMMESSUNG 59
4.1.3 LEISTUNGSVERLUST UND DEGRADATIONSRATE 59
4.1.4 POTENTIALSONDEN UND KONTAKTWIDERSTAND 61
4.1.5 REPRODUZIERBARKEIT DER GLEICHSTROMMESSUNG 62
4.2 WECHSELSTROMMESSUNG 63
4.2.1 ELEKTROCHEMISCHE IMPEDANZSPEKTROSKOPIE 64 1
4.2.2 VERTEILUNGSFUNKTION DER RELAXATIONSZEITEN 65
4.2.3 ELEKTRISCHES ERSATZSCHALTBILD 68
4.2.4 COMPLEX NONLINEAR LAST SQUARE FIT 72
4.2.5 AUSWAHL GEEIGNETER MESSBEDINGUNGEN 75
5 FEM-MODELL DER WIEDERHOLEINHEIT 79
5.1 MODELLE IN DER LITERATUR 79
5.2 EINFUEHRUNG FEM 80
5.2.1 FEM ZUR BESCHREIBUNG DER SOFC 80
5.2.2 FEM-PRINZIP 81
5.3 FEM-MODELL DER WIEDERHOLEINHEIT 82
5.3.1 DEFINITION DER GEOMETRIE 82
5.3.2 AUFSTELLEN DER ANSATZFUNKTIONEN 84
5.3.3 DEFINITION DER RANDBEDINGUNGEN 85
5.3.4 DISKRETISIERUNG DER GEOMETRIE 89
5.3.5 NUMERISCHE BERECHNUNG 91
5.3.6 VISUALISIERUNG DER ERGEBNISSE 91
5.4 ZUSAMMENFASSUNG DES FEM-MODELLS 92
6 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 93
6.1 EINFLUSS DER KONTAKTGEOMETRIE AUF DIE LEISTUNGSFAEHIGKEIT 94
6.1.1 EINFLUSS DER ANODENKONTAKTIERUNG 94
6.1.2 TESTGEOMETRIE UND POTENTIALSONDEN 96
6.1.3 EINFLUSS DER KATHODENKONTAKTIERUNG 100
6.1.4 FAZIT ZUM EINFLUSS DER KONTAKTGEOMETRIE 116
6.2 DEGRADATION DER LEISTUNGSFAEHIGKEIT DURCH CR-VERGIFTUNG 117
6.2.1 LEISTUNG 117
6.2.2 OHMSCHER UND POLARISATIONSWIDERSTAND 119
6.2.3 KATHODENVERLUSTPROZESS 121
6.2.4 FAZIT ZUM EINFLUSS DER CR-VERGIFTUNG 126
IV
IMAGE 3
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 129
8 ANHANG 137
8.1 EINFLUSS DER KATHODENDICKE 137
8.2 EINFLUSS DER SCHUTZSCHICHT 141
8.3 LEITFAEHIGKEITSMESSUNGEN 145
8.4 PROBEN 147
9 VERZEICHNISSE 149
9.1 SYMBOLE 149
9.2 ABKUERZUNGEN 151
9.3 BETREUTE ARBEITEN 153
9.4 EIGENE VEROEFFENTLICHUNGEN 154
10 LITERATUR 157
V
|
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 EINFUEHRUNG 1
1.2 ZIEL DER ARBEIT 4
1.3 GLIEDERUNG DER ARBEIT 5
2 DIE HOCHTEMPERATUR-FESTELEKTROLYT-BRENNSTOFFZELLE 7
2.1 FUNKTIONSPRINZIP 7
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2.4 KONTAKTIERUNG 22
2.4.1 ANFORDERUNG 22
2.4.2 TECHNISCHE UMSETZUNG 24
2.4.3 VERLUSTE DURCH KONTAKTIERUNG 26
2.5 DEGRADATION 30
2.5.1 DEFINITION 30
2.5.2 URSACHEN 32
2.5.3 CR-VERGIFTUNG 36
3 EXPERIMENTELLE METHODEN 41
3.1 MESSOBJEKT 41
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4.1 GLEICHSTROMMESSUNG 57
4.1.1 STROM-SPANNUNGSKENNLINIE 57
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4.1.3 LEISTUNGSVERLUST UND DEGRADATIONSRATE 59
4.1.4 POTENTIALSONDEN UND KONTAKTWIDERSTAND 61
4.1.5 REPRODUZIERBARKEIT DER GLEICHSTROMMESSUNG 62
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4.2.2 VERTEILUNGSFUNKTION DER RELAXATIONSZEITEN 65
4.2.3 ELEKTRISCHES ERSATZSCHALTBILD 68
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5.3 FEM-MODELL DER WIEDERHOLEINHEIT 82
5.3.1 DEFINITION DER GEOMETRIE 82
5.3.2 AUFSTELLEN DER ANSATZFUNKTIONEN 84
5.3.3 DEFINITION DER RANDBEDINGUNGEN 85
5.3.4 DISKRETISIERUNG DER GEOMETRIE 89
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