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Stand des Wissens 11
Mittlerweile sind zahlreiche Variationen des E-Designs entwickelt worden. Dabei
wurde auf folgende Punkte besonders Wert gelegt: Verbesserung der Alterungsbeständigkeit,
die Abdichtung der Komponenten zueinander, die Langzeit- und
Formstabilität; insbesondere wurde auf eine hohe Thermozyklierbarkeit Wert gelegt.
Letztendlich sollte gute Kontaktierung, eine hohe Leistungsdichte sowie eine
Verkürzung der Arbeitsschritte bei der Assemblierung erreicht werden. Der
zusammenfassenden Literatur [Pea 2005] sind die oben beschriebenen
unterschiedlichen Bauweisen zu entnehmen.
Bei der mobilen Anwendung setzt man konsequent aufgrund des Leistungs-
Volumen-Verhältnisses und des Leistungs-Gewichts-Verhältnisses auf ein Leichtbaudesign.
Dafür wurde das Kassetten-Design, auch bekannt als sog. CS-Design,
entwickelt. Die Abbildung 2-3 zeigt ein einfaches im FZJ verwendetes CS-Design.
Für die Verbesserung der Abdichtung sowie der Thermozyklierung des Stacks
stehen mehrerer Variationen zur Verfügung [ZAT 2009].
Abb. 2-3. CS-Design für die mobile Anwendung.
Werkstoffe
Die Auswahl geeigneter Materialien oder Werkstoffe für die Hochtemperatur-
Brennstoffzelle gestaltet sich als schwierig, da die einzelnen Komponenten
unterschiedliche Eigenschaften besitzen. So treten allgemein vor allem Korrosions-,
Dichtungs- und thermische Anpassungsprobleme der einzelnen Komponenten
untereinander auf. In Tabelle 2-2 sind die zurzeit verwendeten Zellkomponenten,
aufgetragene Schichtdicke, und thermischen Ausdehnungskoeffizienten der am FZJ
planar ausgeführten SOFC aufgeführt.