Anoden-Schichtsystem für elektrochemische Anwendungen sowie Verfahren zur Herstellung desselben,申请号DE20121011081-传众专利搜索

Anoden-Schichtsystem für elektrochemische Anwendungen sowie Verfahren zur Herstellung desselben

申请公布号：DE102012011081(A1)

申请号：DE20121011081

申请日期：2012.06.02

申请公布日期：2013.12.05

申请人：

FORSCHUNGSZENTRUM JUELICH

发明人：HAN, FENG;MENZLER, NORBERT H.;BUCHKREMER, HANS PETER

分类号：H01M4/88;H01M8/12

主分类号：H01M4/88

摘要：Die Erfindung betrifft ein poröses Anodenschichtsystem für elektrochemische Anwendungen, umfassend wenigstens zwei Schichten, wobei die erste, dicke Schicht Zirkonium und die zweite, dünne Schicht Cer als Hauptkomponente aufweist. Das Anodenschichtsystem weist eine Gesamtporosität von wenigstens 30 Vol.-% auf. Vorteilhaft weisen beide Schichten Nickel, bzw. NiO als Katalysator auf, mit einem NiO-Anteil in den beiden Schichten zwischen 20–80 Gew.-%. Beide Schichten weisen jeweils mittlere Porendurchmesser von weniger als 1 μm auf, wobei die Poren der zweiten Schicht regelmäßig kleiner und homogener verteilt sind als die der ersten Schicht, und insbesondere einen mittleren Porendurchmesser von weniger als 300 nm aufweisen. Trotz herstellungsbedingter Ausbildung einer Zwischenschicht, die sowohl Zirkonium als auch Cer aufweist, kann dieses Zweischichtsystem vorteilhaft als Anode in einer Brennstoffzelle eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße zweischichtige Anode weist den großen Vorteil auf, dass preiswertes YSZ als Anodensupportmaterial eingesetzt werden kann, und lediglich eine dünne Schicht aus dem teuren Cer basierten Material als Anodenfunktionsschicht für den Kontakt zu dem Elektrolyten vorgesehen ist. Die NiO-GDC Anodenfunktionsschicht reagiert vorteilhaft teilweise mit dem NiO-YSZ Anodenträger und bildet an der Grenzfläche eine Interdiffusionszone (Opferschicht), die die benachbarte GDC Elektrolytschicht vor einer nachteiligen Diffusionsreaktion mit dem YSZ aus dem Anodenträger schützt. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Herstellungskosten, ohne dass dadurch Leistungseinbußen zu befürchten wären.