T °C - JuSER - Forschungszentrum Jülich

24 Stand des Wissens
Abdichtung zu erreichen. Als entscheidender Nachteil ist zu bemerken, dass Fasern
bei hohen Belastungen eine hohe Fragilität aufweisen, sodass die elastische
Eigenschaften verloren gehen.
• Glimmer
Als Glimmerdichtung innerhalb der Anwendung bei Hochtemperatur-Werkstoffen wird
z.B. der Muskovit oder Vermicullite-Glimmer verwendet; hierbei handelt es sich um
Schichtsilicate. Diese Mineralien zeichnen sich durch die schichtartige Anordnung
von zweidimensional angeordneten SiO4-Tetraedern (T-Schichten) aus. Sie werden
durch Zugabe von Bindern meistens in einer Plattenform hergestellt. In der SOFC
werden sie zurzeit als Alternative zu Glaskeramiken in Betracht gezogen. Sie zeigen
eine elastische Rückfederung bis 50 μm bei Betriebstemperatur (800 °C) [Wie 2006].
Hier befindet sich der Hauptleckstrom an der Grenzfläche zwischen Metall und
Glimmer aufgrund der Oberflächenrauheit des Glimmermaterials. Um hier eine
verbesserte Abdichtung zu erreichen, denkt man darüber nach, Zwischenschichten
aus Glas oder Silber einzubringen.
• Kompressible Hybriddichtungen
In diesem Bereich wurden von Glimmersystemen ausgehend, sogenannte
Hybriddichtungen entwickelt. Kompressible Hybriddichtungen sind Werkstoffe
basierend auf Aluminiumchrom Yttrium-Hafnium-Blech mit einer Dicken von
ca. 0,2 mm. Die Abdichtung wird durch eine Laserschweißnaht und somit der
Ausbildung von Kontaktflächen erreicht. Sie erhalten ihre Elastizität durch eine
Glimmeranlage (z.B. Thermiculitte 815 – Glimmerpapier). Zudem besitzen sie eine
elastische Rückfederung von ca. 30 - 50 μm. Um die Dichtigkeit bei der SOFC zu
erhöhen, werden an der Grenzfläche, an welcher typischerweise der
Hauptleckagepfad auftritt, eine Metalllage z.B. aus Silber [Cho 2003a]; [Cho 2003b]
oder Glimmerpapier mit Glaslot infiltriert [Cho 2004] eingebracht.
• Alternative Dichtungsmaterialien (Keramikkleber)
Ein Keramikkleber ist eine aus Wasserglas (amorphe Alkalisilicate [R2O·SiO2
(R = Na, K)]) oder auch in Wasser gelösten Phosphatsilicaten (Metallionen und
SiO3 2- Ionen ebenfalls in wässriger Lösung) bestehende Paste. An Luft wird das
Wasser entfernt, die Netzwerke bestehen aus SiO3 2- Ionen. Der Keramikkleber
besitzt eine hohe chemische Reaktivität und reagiert mit dem zu fügenden Stahl sehr
schnell. Bei den in der SOFC eingesetzten metallischen Bauteilen ist als