SOFC-SALT - Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) - Stationär beschleunigte Lebensdauertests

Hochtemperaturbrennstoffzellen (SOFCs) stellen eine effektive und nachhaltige Technologie zur Reduktion der österreichischen CO2-Emissionen und zur Deckung des Energiebedarfs dar. Im Rahmen der Technologieentwicklung zur stationären Nutzung von SOFC-Systemen ist jedoch insbesondere die Erhöhung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit ein kritisches und ungelöstes Problem, welches die breite Markteinführung bislang verhindert hat. Systemintegrierern steht derzeit keine Möglichkeit zur Qualifizierung der SOFC-Stack-Zuverlässigkeit und –Lebensdauer zur Verfügung. Das Konsortium ist der Überzeugung, dass in dieser Hinsicht großer Forschungsbedarf zu neuen Methoden der Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalyse besteht. Im beantragten Forschungsprojekt soll eine neue Methodik entwickelt werden, welche anhand von aussagekräftigen Raffungsfaktoren eine statistische Qualifizierung der wichtigsten Fehlermoden von stationär betriebenen SOFC-Stacks ermöglicht. Zu diesem Zweck werden im Rahmen des Projektes experimentelle Daten für die Schädigung von SOFC-Komponenten, -Zellen und -Stacks unter verschiedenen, anwendungsnahen Testbedingungen generiert. Mittels (Weiter-)Entwicklung und Einsatz von Simulationstools, Mess- und Testsystemen sollen grundlegende, neue Daten erhalten werden, welche die Abschätzung von sinnvollen Raffungsfaktoren für eine Reihe von wichtigen Fehlermoden im stationären SOFC-Betrieb ermöglichen. Grundlagenforschung seitens der universitären Partner stellt einen essentiellen Faktor zur Erreichung dieses Ziels dar. Die Montanuniversität Leoben wird experimentelle, grundlagenorientierte Untersuchungen zur Langzeitdegradation von SOFC-Kathoden und Kathoden-Elektrolyt-Interfaces durchführen und das Konsortium durch die Lieferung von elektrochemischen und kinetische Messergebnissen und post mortem Untersuchungen unterstützen. An der TU Graz werden Tests durchgeführt, welche neue Daten zur Stabilität von Zellen/Stacks gegen (kombinierte) Vergiftungsreaktionen und mechanische Belastung unter anwendungsnahen Bedingungen liefern. IKTS wird Unterstützung bei der Beschaffung der SOFC Hardware leisten und wie im LOI (s. Anhang) dargestellt kooperieren. Basierend auf diesen Forschungsaktivitäten wird AVL die gewonnenen Daten/Erkenntnisse in die Entwicklung der Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalysetools einfließen lassen. Diese auf physikalischen und ingenieurwissenschaftlichen Prinzipien basierte Methodik soll durch einen „proof-of-concept“ Zuverlässigkeits- und Lebensdauertest validiert werden. Die Methodik zur elektrochemischen Systemüberwachung und –diagnose soll schlussendlich zu praktischen und kosteneffektiven Verbesserungen im Bereich der Lebensdauer und Zuverlässigkeit von stationären SOFC-Systemen beitragen.