Lagzeitstabilität

Question 1

Welche mkrostrukturellen/chemischen Veränderungen treten in der Zelle auf?

Answer 1

Kathode verdichtet sich, Elektrolyt entmsicht sich, Ni diffundiert bei Anode/Ele und lagert sich an der Anode an, Kathodenschicht löst sich ab

Question 2

Was sind Konsequenzen der Degradierung?

Answer 2

Zellspannung nimmt bei gleichem Strom ab

Question 3

Was ist bei neuen Zellen zu beobachten?

Answer 3

Formation: Spannung steigt kurz (in den ersten 50 Stunden) auf höheres Niveau (OCV), pendelt und nähert sich dann der “Nennspannung” von unten

Question 4

In welchem Zeitraum liefert die Zelle die maximale Leistung?

Answer 4

bis ca. 3000 Betriebsstunden, sinkt dann linear

Question 5

Wie verändert sich die Grenzfläche Kat/El bei der Formierung?

Answer 5

Lanthanzirkonat-Schicht wird abgebaut, es entstehen Mikroporen

Question 6

Formel Brenngasausnutzung Augang Anode

Answer 6

Konzentration H2O * 1 / (1+H2) (wenn kein H2, dann 100% Ausnutzung)

Question 7

Zusammenhang Stromdichte, Spannung, Brenngasausnutzung und Degredationsrate (in mV/1000h)

Answer 7

Je höher die Spannung, desto besser die Brenngasausnutzungskurve abhängig von Stromdichte. Stromdichte erhöht BG-Ausn.
Degredation verringert BGA

Question 8

Wie stark lagert sich Ni an der Anode an?

Answer 8

nach 1000 Stunden sind 20% der Fläche damit bedeckt!

Question 9

Was versteht man unter Redox-Stabilität?

Answer 9

Ni oxidiert mit O2 aus der Luft bei Stillstand. Im Betrieb wird es reduziert, da kein O2 mehr in der Luft ist (wird größer)
Problem: Anode zerbricht.

Question 10

Wie hat die Sintertemperatur Einfluss auf die Länge der Ni/YSZ-Bulks?

Answer 10

geringste Sintertemperatur hat geringste Vergrößerung durch Oxidation zur Folge

Question 11

Wie degrdiert die Zelle durch Hydrocarbone?

Answer 11

Aufkohlen durch CnHm

Question 12

CV-Charakteristik nach vielen Zyklen? warum?

Answer 12

Zellspannung fällt nach vielen Zyklen schneller gegenüber der Stromstärke ab aufgrund Degredation der Kathode.

Question 13

Was ist das Problem bei Langzeittests? Lösung?

Answer 13

Dauern lange, kosten viel. -> Accelerated Life testing durch höhere Stressbelastungen und Vorhersagen

Question 14

Soft failure / hard failure

Answer 14

Soft failure: Leistung nimmt ab, ist definitionsgemäß bei Time-To-Failure-Event kaputt, wenn kritische Grenze unterschritten wird
Hard failure: failure event = kaputt (z.B. Glühbirne)

Question 15

Herausforderung beim accelerated testing

Answer 15

man könnte einen falschen Alterungsprozess betrachten, extrapolation auf nominalen Stress könnte falsch sein

Question 16

Was passiert bei Ausfall von Wasser bzw. Brenngas?

Answer 16

Wasser: Kohleablgerungen
Brenngas: Nickel oxidiert

Question 17

Degrationsprozesse an Kathode

Answer 17

Entmischung/Verdichtung, Ablösen der Kathodenoberfläche, Sekundärphasen aus La2Zr2O7 und SrZrO3 zum Elektrolyt (Widerstand steigt), Mn wandert in Elektrolyt

Question 18

Degrationsprozesse an Elektrolyt

Answer 18

Entmischung, intrinsische Degration, Interdiffusion von Kathionen der Kathode

Question 19

Degrationsprozesse an Anode

Answer 19

Ni-Ansammlung, Ni Abbau an Grenzfläche, Carbon/Schwefel Ablagerung, Interdiffusion von Nickel (Elektrolyt)

Question 20

Formierungsprozesse Kathode

Answer 20

Abbau der Lanthanzirkonat-Zwischenschicht, Bildung von Mikroporen, Zunahme der Dreiphasengrenze durch porösen Bereich -> mehr Leistung

Question 21

Wie verringert man Degredation mithilfe der Stromstärke?

Answer 21

Stromstärke in den ersten Stunden langsam (aber nich zu langsam) hochfahren

Question 22

Was passiert mit der Impedanzkurve durch die Formation?

Answer 22

Rückt näher an Ursprung (besonders wegen Kathode),

Question 23

Weitere Degrationsprozesse

Answer 23

Ansammlung von Kathalyse-Partikeln, Korrosion von Interkonnektoren