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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen
Funktionsstruktur, welche mindestens eine elektrochemische Funktionsschicht
mit räumlich
variierender Struktur und/oder räumlich
variierenden Eigenschaften aufweist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Funktionsstruktur.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn bei einer elektrochemischen Funktionsstruktur
eine elektrochemische Funktionsschicht räumlich variierende Eigenschaften
aufweist. Dadurch lässt
sich beispielsweise der Wirkungsgrad optimieren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art bereitzustellen, mittels welchem sich eine elektrochemische Funktionsschicht
auf einfache Weise herstellen lässt, die
vorteilhafte Eigenschaften aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die mindestens eine Funktionsschicht in einem Zeitintervall
durch thermisches Sprühen
hergestellt wird, wobei in dem Zeitintervall keine zeitliche Unterbrechung
des Materialflusses auf ein Substrat erfolgt und ein oder mehrere
Parameter, welche die Struktur und/oder die Eigenschaften der hergestellten
Funktionsschicht beeinflussen, während
des Zeitintervalls variiert werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung werden die
räumlich
variierenden Eigenschaften und/oder die variierende Struktur nicht
durch Aufbringen von diskreten Lagen mit unterschiedlicher Struktur
bzw. mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt, sondern es
wird eine integrale Lage hergestellt, deren räumlich variierende Struktur
bzw. deren räumlich
variierende Eigenschaften durch zeitliche Veränderung von einem oder mehreren
Parametern während
des Aufbringens verursacht wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung lässt sich
eine elektrochemische Funktionsschicht mit optimierten Eigenschaften
herstellen, welche nicht geschichtet (nicht laminar) aufgebaut ist
und im Vergleich zu einer mehrlagigen Funktionsschicht verringertes
Volumen, verringertes Gewicht aufweist und mit verringertem Materialverbrauch
herstellbar ist. Da keine mehrlagige Herstellung erfolgt, sind Probleme der
thermischen Anpassung unterschiedlicher Lagen ("thermal mismatch") vermieden. Insgesamt lässt sich
die chemische und physikalische, insbesondere thermische und mechanische
Integrität
erhöhen. Weiterhin
lassen sich bei entsprechender Materialaufbringung beispielsweise
Drei-Phasen-Grenzen erhöhen,
um so einen besseren elektrochemischen Wirkungsgrad (sowohl statisch
als auch dynamisch) zu erhalten.
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Die
erfindungsgemäße Lösung lässt sich mittels
bekannten thermischen Sprühverfahren
durch entsprechende Steuerung des Aufbringprozesses und/oder der
Bereitstellungsvorgänge
von Materialpartikeln realisieren.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung ist
eine Einstellung der Struktur und Eigenschaften grundsätzlich in
allen drei Raumrichtungen und insbesondere in einer Dickenrichtung
möglich.
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Insbesondere
wird die mindestens eine Funktionsschicht einlagig hergestellt.
Dadurch sind Probleme eines laminaren Aufbaus einer Funktionsschicht
(aus mehreren Lagen) vermieden. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass
die elektrochemische Funktionsstruktur selber mehrere Lagen aufweist, wobei
die elektrochemische Funktionsschicht selber eine solche Lage bildet.
Die elektrochemische Funktionsstruktur kann aber auch selber einlagig
ausgebildet sein.
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Insbesondere
wird die mindestens eine Funktionsschicht integral hergestellt,
das heißt
der Materialfluss wird zeitlich nicht unterbrochen.
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Weiterhin
ist es günstig,
wenn die mindestens eine Funktionsschicht kontinuierlich hergestellt wird
ohne Pausenzeiten für
den Materialfluss.
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Günstig ist
es, wenn ein oder mehrere Parameter, welche die Struktur und/oder
die Eigenschaften der hergestellten Funktionsschicht beeinflussen, zeitlich
variiert werden. Dadurch erhält
man eine räumlich
variierende Struktur und/oder räumlich
variierende Eigenschaften der hergestellten Funktionsschicht. Durch
Einstellung des zeitlichen Verlaufs der Beeinflussung lässt sich
die Variation einstellen. Beispielsweise kann eingestellt werden,
ob eine stufenartige Variation oder eine allmähliche Variation vorliegen
soll.
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Günstigerweise
werden beim thermischen Sprühen
Materialpartikel (im Strahl) aufgeheizt oder geschmolzen und anschließend auf
ein Substrat aufgebracht. Die aufgeheiztem bzw. geschmolzenen Materialpartikel
treffen auf das Substrat auf. Während
des Aufbringungsvorgangs bildet ein Ursprungssubstrat mit darauf
aufgebrachten Partikeln ein Substrat.
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Günstig ist
es, wenn vor dem Aufbringen der Partikel im Wesentlichen keine Reaktion
zwischen den Materialpartikeln im Strahl stattfindet. Dies lässt sich
durch entsprechende Einstellung der Sprühparameter erreichen. Dadurch
ist eine definierte Einstellung der räumlichen Struktur und/oder
der räumlich
variierenden Eigenschaften der hergestellten elektrochemischen Funktionsschicht
möglich.
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Beispielsweise
erfolgt das thermische Sprühen über Flammensprühen, Plasmasprühen oder Lichtbogensprühen. Die
Erhitzung der Materialpartikel kann über eine chemisch erzeugte
Flamme oder über
eine elektrisch erzeugte Flamme (wie beispielsweise eine Plasmaflamme
oder über
einen Lichtbogen) erfolgen.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
dass ein oder mehrere Materialparameter von zugeführten Materialpartikeln
und/oder ein oder mehrere Substratparameter und/oder ein oder mehrere
Prozessparameter des thermischen Sprühens variiert werden, um eine räumlich variierende
Struktur und/oder räumlich
variierende Eigenschaften der hergestellten mindestens einen elektrochemischen
Funktionsschicht zu erreichen.
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Beispielsweise
wird mindestens einer der Parameter Größe von zugeführten Materialpartikeln, Größenverteilung
von zugeführten
Materialpartikeln, Morphologie von zugeführten Materialpartikeln, Menge
von zugeführten
Materialpartikeln oder Material von zugeführten Materialpartikeln variiert.
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Es
ist auch möglich,
dass mindestens einer der Parameter Temperatur von zugeführten Materialpartikeln
oder Auftreffgeschwindigkeit von Materialpartikeln variiert wird.
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Ferner
ist es möglich,
dass mindestens einer der Parameter Druck der Atmosphäre, Zusammensetzung
der Atmosphäre
oder Bereitstellung einer Schutzatmosphäre beim thermischen Sprühen variiert
wird.
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Es
ist auch möglich,
dass mindestens einer der Parameter Substrattemperatur, relative
Geschwindigkeit zwischen Substrat und Sprühstrahl, Zusammensetzung des
Substrats oder Porosität
des Substrats vorgegeben oder variiert wird. Bei dem Substrat kann
es sich dabei um ein festes Grundlagensubstrat handeln oder auch
um das "Zwischensubstrat", welches während des
Aufbringungsprozesses vorliegt. Es ist dabei grundsätzlich auch
möglich,
dass das Substrat oder auch ein Zwischensubstrat nach Beendigung
des Herstellungsprozesses abgelöst
wird und verworfen wird.
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Ferner
ist es möglich,
dass mindestens ein Parameter, welcher eine Flamme beim thermischen Sprühen beeinflusst,
vorgegeben oder variiert wird. Als Flamme wird dabei auch eine Plasmaflamme bzw.
ein Lichtbogen angesehen. Beispielsweise kann die Form der Flamme
oder auch die Temperatur der Flamme variiert werden.
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Es
kann günstig
sein, wenn ein Basisbereich hergestellt wird, welcher gewissermaßen ein
Träger der
elektrochemischen Funktionsschicht ist.
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Es
kann ferner günstig
sein, wenn ein gasdichter Elektrolytbereich hergestellt wird. Beispielsweise
wird der Elektrolytbereich geschlossen-porig hergestellt. Es lässt sich
dadurch eine Elektrodeneinheit mit "integriertem" Elektrolyt ausbilden.
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Es
ist dann insbesondere günstig,
wenn die mindestens eine Funktionsschicht so hergestellt wird, dass
die Gasdurchlässigkeit
von dem Elektrolytbereich weg zunimmt. Die Gasdurchlässigkeit
lässt sich
beispielsweise über
die Porosität
einstellen. Dadurch lässt
sich ein optimierter Wirkungsgrad erreichen.
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Es
ist ferner günstig,
wenn mindestens ein Elektrodenbereich hergestellt wird. Es ist dabei
möglich,
dass nur ein Anodenbereich oder nur ein Kathodenbereich an der mindestens
einen Funktionsschicht hergestellt wird, oder dass gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
sowohl ein Anodenbereich als auch ein Kathodenbereich hergestellt
wird.
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Günstigerweise
wird die mindestens eine Funktionsschicht so hergestellt, dass die
Ionenleitfähigkeit
und/oder Elektronenleitfähigkeit
in dem Elektrodenbereich zu einem Elektrolytbereich hin zunimmt.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die elektrochemische Funktionsstruktur mit einem Anodenbereich,
Elektrolytbereich und einem Kathodenbereich hergestellt wird.
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Eine
solche elektrochemische Funktionsstruktur lässt sich dann als Elektrodeneinheit
insbesondere für
eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle verwenden.
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Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine elektrochemische
Funktionsstruktur bereitzustellen, welche eine hohe chemische und
physikalische Integrität
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die elektrochemische Funktionsstruktur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
wird.
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Insbesondere
umfasst die elektrochemische Funktionsstruktur eine einlagige elektrochemische Funktionsschicht
mit einem Elektrolytbereich und mindestens einem Elektrodenbereich,
wobei die Gasdurchlässigkeit
im Elektrodenbereich räumlich variiert
und zu dem Elektrolytbereich hin abnimmt.
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Durch
die einlagige elektrochemische Funktionsschicht sind die mit einem
laminaren Aufbau verbundenen Probleme vermieden. Insbesondere ist das
Problem des "thermal
mismatch" vermieden. Ferner
lassen sich die Drei-Phasen-Grenzen
erhöhen.
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Günstigerweise
ist die elektrochemische Funktionsstruktur eine Elektrodeneinheit
einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit Elektrolyt, Kathode und
Anode.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang
mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung
der Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer
elektrochemischen Funktionsstruktur;
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2 schematisch
den zeitlichen Verlauf der Materialauftragung (zeitlicher Verlauf
des Materialflusses einschließlich
Zusammensetzung des Materialflusses am Beispiel vier verschiedener
Materialpartikelsorten) zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Funktionsschicht;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrochemischen
Funktionsschicht;
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4 schematisch
den Zeitablauf der Aufbringung zur Herstellung einer elektrochemischen Funktionsschicht,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
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5 schematisch
eine Schnittansicht einer elektrochemischen (mehrlagigen) Funktionsschicht, wie
sie aus dem Stand der Technik bekannt ist; und
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6 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Elektrodeneinheit.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn eine elektrochemische Funktionsstruktur
eine oder mehrere elektrochemische Funktionsschichten aufweist,
die eine räumlich
variierende Struktur und/oder räumlich variierende
Eigenschaften aufweisen. Materialien, deren Eigenschaften gradiert
als Funktion des Orts variieren, werden auch als FGM bezeichnet
(FGM – Functionally
Graded Materials). Sie sind anisotrop. Üblicherweise setzen sie sich
aus mindestens zwei Komponenten zusammen. Die Komponenten können Keramikkomponenten,
Metallkomponenten und/oder Polymerkomponenten sein. Die räumliche
Variation der Struktur und/oder der Eigenschaften wird so eingestellt,
dass sich für
die Anwendung, welche für
die elektrochemische Funktionsstruktur vorgesehen ist, optimierte
Eigenschaften ergeben.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, dass die mindestens eine elektrochemische Funktionsschicht
mit räumlich
variierender Struktur und/oder räumlich
variierenden Eigenschaften über
thermisches Sprühen
hergestellt wird. Dazu ist eine Vorrichtung 10 zum thermischen
Sprühen
vorgesehen, welche in 1 schematisch gezeigt ist. Diese
Vorrichtung 10 umfasst einen Träger 12, an dem ein
Substrat zur Herstellung der mindestens einen elektrochemischen
Funktionsschicht positionierbar ist. Die Vorrichtung 10 umfasst
ferner eine Sprüheinrichtung 14. Der
Sprüheinrichtung 14 ist über eine
Zuführungseinrichtung 16 zu
sprühendes
Material zuführbar. Über die
Zuführungseinrichtung 16 lassen
sich eine oder mehrere Marterialpartikelsorten insbesondere getrennt
zuführen.
Bei dem zu versprühenden
Material handelt es sich insbesondere um Materialpartikel, welche
in Pulverform zugeführt
werden.
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Beim
thermischen Sprühen
werden die Materialpartikel durch die Sprüheinrichtung 14 aufgeheizt
oder geschmolzen und es wird ihnen ein Impuls in Richtung des Trägers 12 erteilt,
so dass sie auf ein Substrat auftreffen können, um sie auf dem Substrat aufbringen
zu können.
Die Aufheizung erfolgt beispielsweise in einer chemisch erzeugten
Flamme oder in einem elektrischen Lichtbogen oder in einem Plasma.
Die Vermischung von Materialpartikeln unterschiedlicher Materialpartikelsorten
kann vor oder während
des Sprühens
(in der Flamme oder im Lichtbogen oder im Plasma) erfolgen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Sprüheinrichtung 14 eine
Sprühdüse 18,
mit welcher Materialpartikel auf den Träger 12 gesprüht werden.
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Die
Sprüheinrichtung 14 und
der Träger 12 sind
bei einem Ausführungsbeispiel
in einem Raum 20 angeordnet, welcher durch Wände 22 verschlossen
und insbesondere gasdicht verschlossen ist. Bei atmosphärischem
thermischem Sprühen
ist ein abgeschlossener Raum 20 nicht notwendig.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst eine Steuerungseinrichtung 24,
durch welche das Aufbringen der Materialpartikel auf einem Substrat
steuerbar ist. Insbesondere lässt
sich die räumliche
Gradierung über
die Steuerungseinrichtung 24 steuern.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, dass das Aufbringen von Materialpartikeln auf einem
Substrat in einem Zeitintervall T erfolgt. Während dieses Zeitintervalls
T wird der Materialfluss an Materialpartikeln, welche durch die
Zuführungseinrichtung 16 in Richtung
des Trägers 12 emittiert
werden, nicht unterbrochen, so dass ständig eine Materialbeaufschlagung
erfolgt. Während
des Zeitintervalls T gibt es keine Pausenzeiten für den Materialfluss.
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Während des
Zeitintervalls T werden gezielt ein oder mehrere Parameter, welche
die räumliche Struktur
und/oder die räumlichen
Eigenschaften der hergestellten Funktionsschicht beeinflussen, gezielt variiert,
um eine räumliche
Variation zu erhalten. Die entsprechende Funktionsschicht wird kontinuierlich integral
hergestellt; die räumliche
Gradierung wird nicht über
das Aufbringen von diskreten Lagen hergestellt, wobei die diskreten
Lagen unterschiedliche Strukturen und/oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen,
sondern die elektrochemische Funktionsschicht wird erfindungsgemäß einlagig
hergestellt in einem kontinuierlichen Verfahren ohne Materialfluss-Unterbrechungen
in dem Zeitintervall T.
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In 2 ist
ein Diagramm gezeigt, in welchem beispielsweise mittels der zeitlichen
Abhängigkeit
der Materialmenge von vier Materialpartikelsorten schematisch gezeigt
ist, wie eine erfindungsgemäße elektrochemische
Funktionsschicht 26 (3) hergestellt
wird.
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Das
Aufsprühen
erfolgt auf ein Substrat 28. Dieses Substrat kann ein "endgültiges" Substrat sein oder
auch ein Zwischensubstrat, welches nach der Herstellung der Funktionsschicht
abgelöst
wird.
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Auf
dem Substrat 28 wird zunächst ein Basisbereich 30 hergestellt.
Dazu werden Materialpartikel ausgehend von einer bestimmten Grundmenge aufgesprüht, wobei
die Menge allmählich
reduziert wird. Dies ist in 2 durch
die Kurve 31 angedeutet.
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An
dem Basisbereich 30 wird ein Elektrodenbereich 32 durch
Aufsprühen
zweier Materialpartikelsorten 34 und 36 hergestellt.
Nach einem bestimmten Zeitpunkt wird dazu zunächst den Materialpartikeln 30 für das Aufsprühen Materialpartikel
der Materialpartikelsorte 34 zugemischt. Dies ist in 2 durch
die Kurve mit dem Bezugszeichen 38 angedeutet. Es wird
zunächst
die Menge an Materialpartikeln der Materialpartikelsorte 34 erhöht, dann
konstant gehalten und dann wieder verringert.
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Weiterhin
werden Materialpartikel der Materialpartikelsorte 36 zugemischt.
Dies ist in 2 durch die Kurve mit dem Bezugszeichen 40 angedeutet. Die Materialpartikel
der Materialpartikelsorte 36 werden beim Aufsprühen beispielsweise
zum gleichen Zeitpunkt wie die Materialpartikel der Materialpartikelsorte 34 zugemischt,
jedoch mit einer geringeren Rate.
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Auf
dem so hergestellten Substrat, welches auch den Elektrodenbereich 32 umfasst,
werden dann Materialpartikel einer Materialpartikelsorte 42 aufgebracht.
Dies ist in 2 durch die Kurve mit dem Bezugszeichen 44 angedeutet.
Die Zumischung der Materialpartikelsorte 42 erfolgt dabei
zu den Materialpartikeln der Materialpartikelsorte 34 und 36. Zum
Ende des Zeitintervalls hin werden immer noch Materialpartikel der
Materialpartikelsorte 42 aufgebracht. Es lässt sich
dann bei entsprechender Wahl der Materialpartikel der Materialpartikelsorte 42 ein beispielsweise
geschlossenporiger Elektrolytbereich 46 herstellen.
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Das
Aufbringen wird so durchgeführt,
dass jeweils mindestens zwei der Kurven 31, 38, 40 und 44 überlappen,
so dass ständig
ein Materialfluss für das
Aufbringen gewährleistet
ist.
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Im
Vergleich dazu sind in den 4 und 5 den 2 und 3 entsprechende
Diagramme für
aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren gezeigt. Bei diesen
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden diskrete Lagen 48a, 48b, 48c, 48d hergestellt.
Die hergestellte Schicht 50, welche sich aus diesen Lagen 48a, 48b, 48c, 48d zusammensetzt,
weist, wenn die Lagen unterschiedliche räumliche Strukturen und/oder
unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, einen räumlich variierende Struktur
bzw. räumlich variierende
Eigenschaften auf. Dies ist aber darauf zurückzuführen, dass Lagen unterschiedlicher
Struktur bzw. unterschiedlicher Eigenschaften aufgebracht werden.
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Die
Aufbringung erfolgt derart, wie in 4 angedeutet,
dass nach Aufbringung einer Lage der Materialfluss unterbrochen
wird, um die nächste Lage
aufzubringen. Beispielsweise wird in einem bestimmten Zeitraum die
Lage 48a aufgebracht. Dies ist durch die Kurve 52 gemäß 4 angedeutet.
Anschließend
wird die Lage 48b aufgebracht. Dies ist durch die Kurve 54 angedeutet.
Diese überlappt
mit der Kurve 52 nicht usw.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung wird eine
gewissermaßen
einlagige Funktionsschicht 26 integral und zeitkontinuierlich
hergestellt. Dadurch sind Probleme der Zwischendiffusion zwischen
unterschiedlichen Lagen (wie es bei der Struktur gemäß 5 der
Fall ist) oder auch das thermische Missverhältnis bezüglich des Wärmeausdehnungskoeffizienten
(thermal mismatch) vermieden. Dieses thermische Missverhältnis kann
bei einer Struktur 50 gemäß 5 zum Ablösen von
Lagen führen.
Weiterhin lassen sich dadurch auch Risse vermeiden. Die Materialmenge,
die benutzt werden muss, lässt
sich geringer halten, so dass eine erfindungsgemäße Funktionsschicht 26 mit
geringerer Dicke ausgebildet werden kann. Dadurch lässt sich
beispielsweise wiederum die Gasdurchlässigkeit erhöhen. Durch
die reduzierte Dicke erhält
man ein geringeres Volumen, ein geringeres Gewicht und durch die
Verringerung des notwendigen Materials lässt sich die entsprechende
Funktionsschicht 26 auch kostengünstiger herstellen.
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Weiterhin
lassen sich die Drei-Phasen-Grenzen in einer elektrochemischen Funktionsschicht 26 erhöhen, wenn
entsprechend für
einen Überlapp
der Kurven der jeweiligen drei Materialpartikelsorten beim Aufbringen
gesorgt wird. Dadurch erhält
man eine größere statische
und dynamische Wirksamkeit. Beispielsweise lässt sich dadurch die Ionenleitfähigkeit
und Elektronenleitfähigkeit
erhöhen.
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Es
gibt verschiedene Parameter, die die Struktur und/oder die Eigenschaften
der Funktionsschicht 26 beeinflussen. Entsprechend erhält man durch
Variation eines oder mehrerer dieser Parameter während des Zeitintervalls T
eine räumlich
variierende Struktur bzw. räumlich
variierende Eigenschaften.
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Beispielsweise
können
Materialparameter durch die Zuführungseinrichtung 16 der
Sprüheinrichtung 14 zugeführten Materialpartikel
variiert werden. Es ist auch möglich,
dass eine oder mehrere Substratparameter des Substrats 28 variiert
werden. Weiterhin ist es möglich,
dass ein oder mehrere Prozessparameter des thermischen Sprühens variiert werden.
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Relevante
Materialparameter sind die Größe von zugeführten Materialpartikeln,
die Größenverteilung
von zugeführten
Materialpartikeln, die Morphologie von zugeführten Materialpartikeln, die
Menge von zugeführten
Materialpartikeln und das Material von zugeführten Materialpartikeln. (In 2 ist
schematisch eine Mengenvariation gezeigt.)
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Weiterhin
können
die Parameter Temperatur der zugeführten Materialpartikel oder
auch die Auftreffgeschwindigkeit beim Sprühen auf das Substrat 28 bzw.
das "temporäre" Substrat variiert
werden.
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Es
ist beispielsweise auch möglich,
dass Prozessparameter wie Druck in dem Raum 20, Zusammensetzung
der Atmosphäre
in dem Raum 20 variiert werden. Es ist auch möglich, dass
die Bereitstellung einer Schutzatmosphäre beim thermischen Sprühen in dem
Raum 20 variiert wird.
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Substratparameter
wie Substrattemperatur, relative Geschwindigkeit zwischen Substrat 28 und Sprühstrahl,
Zusammensetzung des Substrats oder Porosität des Substrats können vorgegeben
werden und unter Umständen
auch variiert werden.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass Prozessparameter des thermischen Sprühens und insbesondere Parameter,
welche eine Flamme beim thermischen Sprühen beeinflussen, vorgegeben
und variiert werden. Beispielsweise wird eine Düsenausbildung der Düse 18 vorgegeben.
Wenn das thermische Sprühen über einen
elektrischen Lichtbogen oder über
einen Plasmalichtbogen erfolgt, dann kann der zugrundeliegende elektrische
Strom variiert werden. Beispielsweise ist es auch möglich, dass
die Zusammensetzung eines Plasmagases variiert wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung lässt sich
eine Elektrodeneinheit für
eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle integral oder zumindest teilintegral
herstellen.
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Dies
ist in 6 schematisch durch das Bezugszeichen 54 angedeutet.
Die Elektrodeneinheit 54, welche einlagig oder zweilagig
ausgebildet sein kann, umfasst einen Elektrolytbereich 56,
welcher gasdicht ist. An dem Elektrolytbereich 56 ist ein
Anodenbereich 58 und ein Kathodenbereich 60 angeordnet.
Der Anodenbereich 58 ist mit dem Elektrolytbereich 56 einlagig
hergestellt und/oder der Kathodenbereich 60 ist mit dem
Elektrolytbereich 56 wie oben beschrieben integral einlagig
hergestellt.
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Die
Eigenschaften des Anodenbereichs 58 und des Kathodenbereichs 60 variieren
räumlich. Insbesondere
nimmt die Gasdurchlässigkeit
jeweils von dem Anodenbereich 58 und dem Kathodenbereich 60 zu
dem Elektrolytbereich 56 hin ab.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn die Ionenleitfähigkeit und/oder Elektronenleitfähigkeit
im Anodenbereich 58 und im Kathodenbereich 60 zu
dem Elektrolytbereich 56 hin zunimmt.
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Die
Elektrodeneinheit 54 ist insbesondere eine Elektrodeneinheit
für eine
Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC), welche in einem Temperaturbereich
von 650°C
bis 1150°C
arbeitet.