Messung der mechanischen Verformungen von SOxC-Stacks

Titel: Qualitätssicherung bei der Herstellung von Stacks aus Festoxid-Zellen (SOxC)

Dieses Patent beschreibt ein Verfahren und System zur Qualitätssicherung bei der Fertigung von Hochtemperatur-Festoxid-Zellen-Stacks (SOFC/SOEC). Entscheidend ist eine kontinuierliche Überwachung des Stacks während des Fügeprozesses mittels mehrkanaliger Impedanzspektroskopie (EIS).

Während der Zellstack im Ofen unter Temperatur- und Krafteinwirkung – mit Hilfe eines dazwischen eingebrachten Lots – verbunden wird, misst das System an mehreren außen angeordneten Messpunkten zyklisch die elektrische Impedanz. Aus den erfassten Impedanzwerten werden per Software geometrische Größen abgeleitet, die Rückschlüsse auf mögliche Verformungen der einzelnen Zellen oder des gesamten Stacks zulassen. Diese Informationen dienen der:

• Steuerung des Fügeprozesses, um unerwünschte Verformungen zu minimieren

• Laufenden Überwachung der Stack-Geometrie in Echtzeit

• Ableitung einer automatisierten Qualitätsbewertung für jeden gefertigten Stack

Auf diese Weise kann schon während der Produktion sichergestellt werden, dass der Stack den Qualitätsanforderungen entspricht. Spätere Leistungs­einbußen durch Zell-Degradation infolge geometrischer Verformungen werden vermieden.

Das Verfahren erhöht die Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit und Stabilität der Fertigung von SOxC-Stacks und stärkt somit die Produktions- und Qualitätsstandards für Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Elektrolyse-Stacks.