Feldgestütztes Sintern (FAST) von Gadolinium-dotiertem Ceroxid (GDC)

Kontakt

Telefon

work
+49 241 80 99533

E-Mail

E-Mail
 

Motivation

Mit der zunehmenden Nachfrage an Brennstoffzellen steht mit GDC aufgrund ihrer elektrischen und ionischen Leitfähigkeit eine vielversprechende Klasse von Oxidkeramiken zur Verfügung. Feststoff-brennstoffzellen (SOFCs) oder Festoxid-Elektrolysezellen (SOECs) erfordern die Herstellung von innovativen, synthetischen Materialien mit gezielt eingestellten elektrochemischen Eigenschaften. FAST/SPS erlaubt eine gezielte Einstellung der Mikrostruktur und der Werkstoffeigenschaften des GDC. Bezüglich Energieaufwand und Zykluszeiten stellt FAST/SPS im Vergleich zu konventionellen Sinterprozessen eine ökonomische Alternative in Aussicht. Aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit ist GDC ein vielversprechender Kandidat für eine erfolgreiche Anwendung des FAST/SPS und die direkte Aufheizung mittels Joule-Effekt.

Zielstellung

  • Das Verständnis zum Einfluss elektrischer Felder auf den Materietransport in gemischt Ionen- und Elektronen leitenden Werkstoffen (MIEC) bzw. Untersuchung auf GDC.
  • Herstellung von rissfreien GDC-Proben durch FAST
  • Numerische Studien der Verdichtung mit der Berücksichtigung des Kornwachstums

Projektinhalte

  • Entwicklung der Graphitwerkzeugen und anschließender Durchführung der FAST-Versuche zur Fertigung der rissfreien GDC-Proben unter kontrollierter Atmosphäre
  • Entwicklung der innovativen Werkzeuge zur numerischen Simulation des FAST/SPS Prozesses.
  • Multiphysikalischen Finite-Elemente-Simulation zur Herstellung von GDC-Proben durch FAST unter Berücksichtigung der Verdichtung und des Kornwachstums

Projektfinanzierung

DFG – SPP1959