VOLTA / RESTART – Oxide fuel celL microstructures employing WGS active Titanate Anode current collectors compatible to ferritic stainless steel interconnects

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501792

Schlüsselwörter (Englisch)

SOFC, WGS active ceramic current collector, Materials modelling, Ferritic interconnector, Robust

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Entwicklung einer neuartigen, industriell skalierbaren, elektrolytgestützten Brennstoffzelle und deren Entwicklung bis zur Prototypenreife. Ziel des Projektes ist es, robuste Titanatmaterialien als katalytisch aktiven Anodenstromkollektor systematisch zu untersuchen und deren Umsetzung in einer bewährten elektrolytgestützte Brennstoffzellen-Mikrostruktur. Diese neue Anodenmikrostruktur soll mit ferritischen Interkonnektoren kompatibel sein und im Gegensatz zur derzeitigen Zelltechnologie wesentlich toleranter gegenüber Überlastung und Brennstoffverunreinigungen sein.
Die erfolgreiche ingenieur-technologische Umsetzung wird erreicht, indem neueste Erkenntnisse aus den Materialwissenschaften kombiniert werden mit modernen Methoden der Material-Modellierung und der Mikrostruktur-Analyse. Dieser Ansatz ermöglicht es, zuverlässige Designempfehlungen hinsichtlich einer geeigneten Material-Mikrostruktur-Performance-Korrelationen zu definieren und in der Praxis umzusetzen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The project focuses on the development of a novel, industrially scalable, electrolyte-supported fuel cell and its development to prototype maturity. The aim of the project is to systematically investigate robust titanate materials as catalytically active anode current collectors and implement them into a proven electrolyte-supported fuel cell microstructure. This new anode microstructure should be compatible with ferritic interconnectors and, in contrast to current cell technology, significantly more tolerant to overload and fuel contamination. Successful engineering implementation is achieved by combining latest findings from materials science with modern methods of materials modelling and microstructure analysis. This approach enables to define appropriate design recommendations for material-microstructure-performance correlations and to realize them for practical application.

Publikationen / Ergebnisse (Englisch)

P. Marmet et al., Standardized microstructure characterization of SOC electrodes as a key element for Digital Materials Design, Energy Adv. (2023) https://doi.org/10.1039/D3YA00132F

Schlussbericht (Deutsch)

Das RESTART Projekt ist als Re-Fokus aus dem VOLTA Projekt abgeleitet. Dabei wurde ein Schwer-punkt auf die Zusammensetzung der Anodenfunktionsschicht gelegt, die mittels Simulation und Model-lierung sowie intensiver Mikrostrukturanalysen (ZHAW) optimiert wird. Eine weitere zentrale Rolle spielt die produktionsnahe Herstellbarkeit von Edelmetall-imprägnierten Anodenbackbone-Schichten. Eine in-dustrielle Umsetzung wird angestrebt (Hexis AG). Auf der Materialebene werden Leistungsoptimierun-gen einzelner Komponenten vorgenommen. So soll z.B. die Perowskit-Komponente bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit bei Betriebsbedingungen verbessert werden (OST).

Schlussbericht (Englisch)

The RESTART project is derived as a re-focus from the VOLTA project. A focus was placed on the composition of the anode functional layer, which is optimized by means of simulation and modelling as well as intensive microstructure analyses (ZHAW). Another central role is played by the near-production manufacturability of precious metal-impregnated anode backbone layers. Industrial implementation is being sought (Hexis AG). At the material level, the performance of individual components is being opti-mized. For example, the perovskite component is to be improved with regard to its electrical conductivity under operating conditions (OST).

Zugehörige Dokumente

• Final Report [PDF] 9'935 kB

Schlussbericht (Französisch)

Le projet RESTART est dérivé du projet VOLTA. L'accent a été mis sur la composition de la couche fonctionnelle de l'anode, qui est optimisée au moyen de la simulation et de la modélisation ainsi que d'analyses intensives de la microstructure (ZHAW). Un autre rôle central est joué par la possibilité de fabriquer en quasi-production des couches dorsales d'anode imprégnées de métaux précieux. La mise en oeuvre industrielle est recherchée (Hexis AG). Au niveau des matériaux, les performances des com-posants individuels sont optimisées. Par exemple, le composant pérovskite doit être amélioré en ce qui concerne sa conductivité électrique dans les conditions d'exploitation (OST).