FERMI – Massiv umgeformte metallische Interkonnektoren für SOFC-Systeme

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/500084-05

Schlüsselwörter (Englisch)

Degradation, Chromium-Evaporation, Sealing, Gas-Distribution, Costs

Schlussbericht (Deutsch)

Die Lebensdauer von SOFC-Stapeln im µ-KWK-Segment stellt gegenwärtig die noch größte Entwicklungshürde, die es zu überwinden gilt. Eine wesentliche Rolle spielt hierbei die Degradation des elektrischen Kontakts zwischen metallischen Interkonnektor (MIC) und Zelle. Ziel dieses Projektes ist daher die Etablierung massiv umgeformter ferritischer MICs, welche durch ihre hohe Passivität Betriebszeiten von bis zu 100‘000 h ermöglichen. 
 
Im Projekt Fermi wurde ein ferritischer Interkonnektor inklusive einer kostengünstigen Schutzschicht bis zur internen Serienreife entwickelt. Dies ermöglicht einen positiven Ausblick bezüglich den Herstellkosten zukünftiger Brennstoffzellen Systeme der Hexis und deren zu erwartender Leistungsdegradation. Diesbezüglich ist dieses zentrale Ergebnis des Projekts als überaus wesentlicher und strategisch wichtiger Ausgangspunkt zu bewerten für die zukünftige Produktentwicklung. Das Projekt hat gezeigt, dass die thermomechanische Kompatibilität des ferritischen Interkonnektors mit dem aktuellen Zellendesign von entscheidender Bedeutung für die zukünftige Anwendung ist. Weiterhin konnten im Projekt erfolgreich Dichtungskonzepte auf StackLevel etabliert werden, die es ermöglichen dünnere und damit leistungsfähigere Elektrolyte einzusetzen. 
 
Ausserdem wurden folgende Aspekte im Rahmen des Projekts entwickelt die Grundlage für zukünftige Entwicklungstätigkeiten sein werden:
- Aussichtsreiche neue Schutzschicht für 1.4509 und Crofer22 APU
- Aufbau und Weiterentwicklung elementarer Prüfstände für zukünftige Entwicklung 
- Vertieftes Verständnis bezüglich thermomechanischer Aspekte RU-Ebene 
- Vertieftes Verständnis wie MIC Struktur Degradation Beeinflusst

Zugehörige Dokumente

• Fermi | Massiv umgeformte metallische Interkonnektoren für SOFC-Systeme - Schlussberchit [PDF] 12'728 kB

Schlussbericht (Englisch)

The life-time of SOFC-stacks is currently one of the main hurdles to overcome in the area of µ-CHPs. One crucial aspect is hereby the degradation of the electrical contact between metallic interconnect (MIC) and cell. Hence, the main goal of this project is to develop a bulk ferritic MIC with superior resistance towards oxidation, which allows to operate a stack for more than 100’000 hours.
In the Fermi project, a ferritic interconnector including a cost-effective protective layer was successfully developed to production maturity. This allows a positive outlook regarding the manufacturing costs of future Hexis fuel cell systems and their expected performance degradation. In this regard, this key outcome of the project is considered to be an extremely important and strategically important starting point for future product development. The project has shown that the thermo-mechanical compatibility of the ferritic interconnector to the current cell design is vital and key for the future application. Furthermore, seal concepts could be successfully established at the stack level, which make it possible to use thinner and therefore more efficient electrolytes.

In addition, the following aspects have been developed in the framework of the project which will form the basis for future development activities:
- Promising new protective coating for 1.4509 and Crofer22 APU
- Development and further development of elementary test benches for future development
- Deepened understanding of thermo-mechanical aspects of RU level
- In-depth understanding of how MIC affects structure degradation