CT-6 LamiMat: Neue nanolaminare Schichtmaterialien für korrosionsstabile Festkörperoxid-Brennstoffzellen (SOFC)

Eine Möglichkeit zur nachhaltigen Energieerzeugung und -umwandlung bieten Hochtemperatur-Festkörperoxid-Brennstoffzellen, sogenannte SOFCs (solid oxide fuel cells). Kritische Komponenten darin sind stählerne Interkonnektoren, die sowohl den erzeugten elektrischen Strom leiten als auch, entlang ihrer Oberflächen, die Reaktivgase Sauerstoff und Wasserstoff den jeweiligen Elektroden zuführen. Zur Erhöhung der Beständigkeit der Interkonnektoren, und damit der Lebensdauer der Brennstoffzellen, werden im Projekt Korrosionsschutz-Beschichtungen aus einer neuen Materialklasse erforscht, den sogenannten MAX-Phasen. Diese Werkstoffe vereinen in sich sowohl typische metallische als auch keramische Eigenschaften und weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie eine hervorragende thermomechanische und chemische Beständigkeit auf. Im Magnetron-Sputterverfahren werden nanometer-skalige Multilagen-Schichtstapel von Übergangsmetallen "M" (z. B. Ti) und Metallnitriden oder -carbiden "AX", (z. B. AlN oder SiC) auf diversen Substraten abgeschieden und bei Temperaturen bis 800°C temperaturbehandelt. Sowohl per Raman-Spektroskopie als auch per Röntgenbeugung werden charakteristische Peaks identifiziert, die eindeutig MAX-Phase zugeordnet werden können. Parallel dazu werden atomistische ab-initio-Simulationen auf Basis der Dichtefunktionaltheorie durchgeführt, um Bindungsenergien und Diffusionsbarrieren für Wasserstoff-, Sauerstoff- und Chrom-Atome in der Kristallstruktur von MAX-Phasen vorherzusagen.

Ansprechpartner: apl. Prof. Dr. Christian Elsässer
Tel: 0761-5142-286
Email: christian.elsaesser@iwm.fraunhofer.de

Projektbeginn: 01.03.2015
Projektende: 28.02.2018

Elsässer C

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Freiburger Materialforschungszentrum (FMF)

Stefan-Meier-Str. 21
79104 Freiburg i. Br.

Telefon: 0761-203 4711
Email: fmf@fmf.uni-freiburg.de
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Fraunhofer IWM, Wöhlerstr. 11, 79108 Freiburg (Gesamtprojektkoordinator: Dr. Frank Burmeister)

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