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T °C - JuSER - Forschungszentrum Jülich

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Stand des Wissens 23<br />

Kathode nach bzw. die Reduktion der Anode vor dem Fügeprozess stattfinden kann<br />

[Tuc 2006]. Typischerweise kommen bei den meisten kommerziell erhältlichen<br />

Lotsystemen Titan und Zirkon als Reaktiv-Elemente zum Einsatz. Diese Metalle<br />

besitzen bei hoher Temperatur ein hohes Reduktionspotenzial, so dass sie bei<br />

ausreichend niedrigem Sauerstoffpartialdruck in der umgebenden Atmosphäre<br />

[Mur 2003] in der Lage sind, oxidkeramischen Werkstoffen an der Oberfläche<br />

Sauerstoff zu entziehen [Han 2000]. Das entsprechend aktivierte Metalllot ist dann<br />

besser vom Lotbasismaterial benetzbar.<br />

Weitere Legierungssysteme sind Ag-V2O5 [Lam 2005], Ag-PbO [Pav 2007] sowie das<br />

ternäre System Ag-CuO-Pd [Wei 2005]. Tabelle 2-3 zeigt eine Übersicht der für<br />

Hochtemperaturwerkstoffe einsetzbaren Metalllote.<br />

Eine weitere Möglichkeit stellt die vor dem Löten stattfindende Metallisierung<br />

der Keramik dar. Der positive Aspekt im Vergleich zu Glasloten ist hier das plastische<br />

Verhalten des metallischen Körpers. Nachteilig sind die hohen thermischen<br />

Ausdehnungskoeffizienten, die metallische Leitfähigkeit je nach Anwendungsbereich<br />

und die Notwendigkeit bei niedrigen Sauerstoffpartialdrücken zu fügen.<br />

Tab. 2-3. Metalllot für die Hochtemperatur-Werkstoffe.<br />

Basis-Lote<br />

Beispiele<br />

Löttemperatur<br />

Lötatmosphäre<br />

Nickel (Ni)<br />

L-Ni5, Fa. Fontagen<br />

Ni, 19% Cr, 10% Si, B, P, C<br />

CB 10, Fa. Bracetec<br />

1180 <strong>°C</strong> Vakuum<br />

Silber (Ag) Ag, 25% Cu, 10%Ti 850 – 950 <strong>°C</strong> Vakuum, Ar4.8<br />

Pressdichtungen<br />

Als besondere Eigenheit dieser plastischen oder elastischen Dichtungssysteme<br />

gegenüber den starren, stoffschlüssigen Fügungen ist die Notwendigkeit permanent<br />

eine vertikale Dichtkraft aufzubringen. Dies erwies sich als prinzipieller Nachteil bei<br />

der SOFC-Anwendung. Zu den Pressdichtungssystemen zählen keramische<br />

Faserwerkstoffe, Glimmer und kompressible Hybridsysteme.<br />

• Keramische Faserwerkstoffe<br />

Kommerziell erhältliche Produkte basieren überwiegend auf -Al2O3, ZrO2 oder<br />

Aluminosilicaten. Die wesentlichen Vorteile von oxidkeramischen Fasern sind ihre<br />

ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Hochtemperatur-Werkstoffen und<br />

oxidierenden/reduzierenden Atmosphären, was gerade für eine Anwendung in der<br />

SOFC von Vorteil ist. Auch hier ist eine hohe Dichtkraft nötig, um eine ausreichende

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