DE102018216101A1

DE102018216101A1 - Verfahren zu einer Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit

Info

Publication number: DE102018216101A1
Application number: DE102018216101.1A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Kneule; Andreas Haeffelin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-03-26
Also published as: US20220037679A1; KR20210058847A; EP3853933A1; JP2022501776A; WO2020058317A1; CN112703623A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einer Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) mit zumindest zwei Funktionsschichten (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c; 16f, 18f) umfasst und wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Metallträgervorrichtung zu einer Stützung der Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) umfasst.Es wird vorgeschlagen, dass die die zumindest zwei Funktionsschichten (16a, 18a; 16c, 18c; 16f, 18f) aufweisende Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) und die Metallträgervorrichtung separat voneinander hergestellt werden.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits ein Verfahren zu einer Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Elektrodeneinheit mit zumindest zwei Funktionsschichten umfasst und wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Metallträgervorrichtung zu einer Stützung der Elektrodeneinheit umfasst, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zu einer Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Elektrodeneinheit mit zumindest zwei Funktionsschichten umfasst und wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Metallträgervorrichtung zu einer Stützung der Elektrodeneinheit umfasst.
Es wird vorgeschlagen, dass die die zumindest zwei Funktionsschichten aufweisende Elektrodeneinheit und die Metallträgervorrichtung separat voneinander hergestellt werden. Unter einer „Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Brennstoffzelle, insbesondere einer Festoxidbrennstoffzelle, und/oder eines Elektrolyseur, insbesondere eines Hochtemperaturelektrolyseurs, verstanden werden. Insbesondere kann die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit auch die gesamte Brennstoffzelle, insbesondere die gesamte Festoxidbrennstoffzelle, den gesamten Elektrolyseur, insbesondere den gesamten Hochtemperaturelektrolyseur, einen Stack aus Brennstoffzellen und/oder Elektrolyseuren und/oder einen Verbund mehrerer Stacks aus Brennstoffzellen und/oder Elektrolyseuren umfassen. Vorzugsweise ist die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit dazu vorgesehen einen Brennstoff unter Zuführung eines Oxidans in einem Verbrennungsprozess zu einer elektrischen Energiegewinnung zu verbrennen. Alternativ oder zusätzlich ist die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit dazu vorgesehen, in einem Trennungsprozess unter Zuführung elektrischer Energie ein Fluid in zumindest zwei Bestandteile zu zerteilen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Vorzugsweise umfasst die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Funktionsschicht, insbesondere zumindest drei Funktionsschichten. Vorzugsweise soll unter einer „Funktionsschicht einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit“ insbesondere eine Schicht verstanden werden, die unmittelbar an dem mittels der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit durchgeführten Verbrennungsprozess und/oder dem Trennungsprozess beteiligt ist. Insbesondere ist zumindest eine, vorzugsweise zwei Funktionsschichten, als Elektrodenschicht ausgebildet, insbesondere zu einer Verwendung als Kathode und/oder Anode. Vorzugsweise ist zumindest eine Elektrodenschicht als Oxidanselektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Oxidans und/oder einem Spaltprodukt, ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest eine Elektrodenschicht als Brennstoffelektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Brennstoff und/oder einem weiteren Spaltprodukt, ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest eine Funktionsschicht als Trennschicht, insbesondere als Elektrolytschicht, ausgebildet. Vorzugsweise wird zumindest eine Trennschicht an zumindest einer Elektrodenschicht, insbesondere zwischen zwei Elektrodenschichten, angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Elektrodeneinheit zumindest eine der als Elektrodenschicht ausgebildeten Funktionsschichten. Vorzugsweise umfasst die Elektrodeneinheit zumindest die eine als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht. Insbesondere ist die Elektrodeneinheit als Membran-Elektroden-Einheit (engl.: membrane electrode assembly MEA) ausgebildet.
Vorzugsweise ist die Metallträgervorrichtung zu einer mechanischen und/oder thermischen Stabilisierung der Elektrodeneinheit vorgesehen. Vorzugsweise weist die Metallträgervorrichtung zumindest eine Elektrodenanlegefläche, insbesondere an einer größten Außenfläche der Metallträgervorrichtung, auf, insbesondere zu einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf die Metallträgervorrichtung. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrodeneinheit auf die Metallträgervorrichtung aufgebracht. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der Elektrodenanlegefläche größer als eine maximale Erstreckung einer der, vorzugsweise aller, Funktionsschichten. Insbesondere ist ein maximaler Umfang der Elektrodenanlegefläche größer als ein maximaler Umfang einer der, vorzugsweise aller, Funktionsschichten. Vorzugsweise weist die Metallträgervorrichtung zumindest in einer zur Elektrodenanlegefläche senkrechten Richtung eine maximale Erstreckung auf, die größer ist als eine Schichtstärke, bevorzugt mehr als doppelt so groß wie eine Schichtstärke, besonders bevorzugt mehr als fünfmal so groß wie eine Schichtstärke, einer der Funktionsschichten, insbesondere aller Funktionsschichten gemeinsam. Insbesondere wird die Metallträgervorrichtung zumindest teilweise, insbesondere die Elektrodenanlegefläche, aus einer Metallfolie, aus einem Metallblech und/oder aus einer Metallplatte hergestellt. Vorzugsweise wird die Metallträgervorrichtung in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Metall gefertigt. Darunter, dass ein Objekt „im Wesentlichen aus einem Material“ gefertigt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass ein Volumenanteil des Materials an einem Gesamtvolumen des Objekts mehr als 25 %, bevorzugt mehr als 50 %, besonders bevorzugt mehr als 75 % beträgt. Vorzugsweise wird die Metallträgervorrichtung zumindest im Wesentlichen aus einem hochtemperaturstabilen Metall gefertigt. Unter „hochtemperaturstabil“, soll insbesondere formbeständig und/oder chemisch beständig bis zu Temperaturen von zumindest 500°C, bevorzugt bis Temperaturen von zumindest 850°C, besonders bevorzugt bis Temperaturen von zumindest 1200°C, verstanden werden. Es ist denkbar, dass die Metallträgervorrichtung Bauelemente umfasst die aus einer Keramik, einem Kunststoff oder einem anderen Material gefertigt sind, beispielsweise zu einer elektrischen und/oder thermischen isolierten Fixierung der Metallträgervorrichtung und/oder einzelner Bauelemente der Metallträgervorrichtung.
Vorzugsweise wird in zumindest einem Elektrodenherstellungsschritt die Elektrodeneinheit hergestellt, insbesondere zumindest vorgeformt. Vorzugsweise wird in dem Elektrodenherstellungsschritt zumindest ein Rohling, ein Pressling, ein Grünling, ein Weißling, o. dgl. von der Elektrodeneinheit hergestellt. Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit in zumindest einem Verfahrensschritt nach einer Aufbringung auf die Metallträgervorrichtung von einem vorgeformten Zustand, insbesondere durch ein Sintern und/oder durch ein Aushärten, in einen Endzustand überführt. Insbesondere werden in dem Elektrodenherstellungsschritt die zumindest zwei Funktionsschichten der Elektrodeneinheit aneinander angeordnet, insbesondere aneinander fixiert.
Vorzugsweise wird in zumindest einem Metallträgerherstellungsschritt die Metallträgervorrichtung hergestellt. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt zumindest ein Grundkörper, insbesondere ein Metallblech, der Metallträgervorrichtung strukturiert. Insbesondere wird in dem Metallträgerherstellungsschritt zumindest ein Fluidkanal in den Grundkörper eingelassen. Vorzugsweise wird der zumindest eine Fluidkanal durch einen Umformungsprozess, insbesondere mittels Stanzen, Prägen, Fräsen, Laserbohren, Laserschneiden o. dgl., in den Grundkörper der Metallträgervorrichtung eingelassen.
Darunter, dass ein Objekt „separat“ von einem weiteren Objekt hergestellt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt unabhängig von dem weiteren Objekt, insbesondere unabhängig von einer Anwesenheit des weiteren Objekts an einem Herstellungsort des Objekts, insbesondere unabhängig von einem aktuellen Zustand des weiteren Objekts während eines Herstellungsschritts für das Objekt, insbesondere unabhängig von einer physischen Existenz des weiteren Objekts, hergestellt wird. Insbesondere liegen die Metallträgervorrichtung und die Elektrodeneinheit nach den jeweiligen separaten Herstellungsschritten, insbesondere bis zu einer nachgelagerten Zusammenführung, in einem räumlich beabstandeten und/oder zumindest zerstörungsfrei trennbaren Zustand vor. Es ist denkbar, dass in einer, zumindest einem separaten Herstellungsschritt, vorausgehenden Planungsphase Herstellungsparameter und/oder Sollwerte für Objektparameter, insbesondere eine Dimensionierung der Metallträgervorrichtung und/oder der Elektrodeneinheit, miteinander abgestimmt werden. Vorzugsweise wird der Elektrodenherstellungsschritt separat von dem Metallträgerherstellungsschritt durchgeführt. Insbesondere kann der Elektrodenherstellungsschritt vor dem Metallträgerherstellungsschritt, nach dem Metallträgerherstellungsschritt und/oder zumindest teilweise parallel zu dem Metallträgerherstellungsschritt durchgeführt werden. Insbesondere wird der Elektrodenherstellungsschritt räumlich getrennt von dem Metallträgerherstellungsschritt, insbesondere räumlich getrennt von der Metallträgervorrichtung, durchgeführt. Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit in einem dem Elektrodenherstellungsschritt, und insbesondere dem Metallträgerherstellungsschritt, nachgeordneten Verfahrensschritt auf die Metallträgervorrichtung, insbesondere auf die Elektrodenanlegefläche der Metallträgervorrichtung, aufgebracht. Insbesondere wird die Elektrodeneinheit, insbesondere die zumindest zwei Funktionsschichten der Elektrodeneinheit, in einem einzelnen Verfahrensschritt, insbesondere in einem von dem Elektrodenherstellungsschritt verschieden ausgestaltetem Verfahrensschritt, auf die Metallträgervorrichtung aufgebracht. Insbesondere wird die Elektrodeneinheit in einem zumindest vorgeformten Zustand auf die Metallträgervorrichtung aufgebracht. Insbesondere werden die zumindest zwei Funktionsschichten der Elektrodeneinheit in einem aneinander fixierten Zustand auf die Metallträgervorrichtung aufgebracht.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorteilhaft massenproduktionstauglich und/oder vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere können die Elektrodeneinheit und die Metallträgervorrichtung vorab gefertigt werden. Insbesondere können die Elektrodeneinheit und die Metallträgervorrichtung als insbesondere standardisiertes Halbzeug realisiert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf die Metallträgervorrichtung die Elektrodeneinheit, insbesondere schichtweise, auf einem flexiblen Transportträgerelement aufgebracht wird. Vorzugsweise weist das flexible Transportträgerelement zumindest einen Elektrodenaufbringungsfläche auf, insbesondere zu einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf das flexible Transportträgerelement. Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit in dem Elektrodenherstellungsschritt schichtweise auf dem flexiblen Transportträgerelement, insbesondere auf die Elektrodenaufbringungsfläche, aufgebracht. Vorzugsweise ist das flexible Transportträgerelement, insbesondere mit der Elektrodeneinheit zusammen, aufrollbar ausgebildet. Insbesondere ist das flexible Transportträgerelement als Folie oder Blech ausgebildet. Vorzugsweise ist das flexible Transportträgerelement zu einer Vorfertigung, einem Transport und/oder eine Lagerung der Elektrodeneinheit, und insbesondere zu einer nachgelagerten Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzelle und/oder eines Elektrolyseurs, vorgesehen. Vorzugsweise wird in dem Elektrodenherstellungsschritt die als Elektrodenschicht ausgebildete Funktionsschicht auf das flexible Transportträgerelement aufgebracht. Vorzugsweise wird in einem weiteren Elektrodenherstellungsschritt die als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht auf die als Elektrodenschicht ausgebildete Funktionsschicht aufgebracht. Alternativ wird in dem Elektrodenherstellungsschritt die als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht auf das flexible Transportträgerelement aufgebracht und/oder in dem weiteren Elektrodenherstellungsschritt wird die als Elektrodenschicht ausgebildete Funktionsschicht auf die als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht aufgebracht. Vorzugsweise werden die zumindest zwei Funktionsschichten durch einen Druckprozess, beispielsweise durch einen Rakelprozess, durch einen Sprühprozess, durch einen Inkjetprozess, durch einen Offsetdruckprozess o. dgl., auf das flexible Transportträgerelement aufgebracht. Vorzugsweise wird zumindest eine Funktionsschicht mit einer maximale Schichtstärke von weniger 100 µm, bevorzugt von weniger als 50 µm, besonders bevorzugt von weniger als 25 µm, aufgetragen. Vorzugsweise wird zumindest eine Funktionsschicht mit einer minimalen Schichtstärke von mehr als 25 nm, vorzugsweise von mehr als 50 nm, besonders bevorzugt von mehr als 75 nm, aufgetragen. Vorzugsweise wird zumindest eine Funktionsschicht zumindest im Wesentlichen aus einer Keramik gefertigt. Es ist denkbar, dass die Elektrodeneinheit nach einer Aufbringung auf das flexible Transportträgerelement, insbesondere zu einem Transport und/oder zu einer Lagerung, mit einer Schutzschicht überzogen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die vorgefertigte Elektrodeneinheit vorteilhaft kompakt gelagert und/oder transportiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf der Metallträgervorrichtung ein, insbesondere wasserlösliches, Transportträgerelement zu einem Transport der Elektrodeneinheit entfernt wird. Vorzugsweise wird in dem Elektrodenherstellungsschritt mit dem, insbesondere wasserlöslichen, Transportträgerelement analog verfahren wie mit dem flexiblen Transportträgerelement. Insbesondere ist das, insbesondere wasserlösliche, Transportträgerelement identisch mit dem flexiblen Transportträgerelement. Es ist aber auch denkbar, dass das, insbesondere wasserlösliche, Transportelement und das flexible Transportträgerelement separat ausgebildete Bauelemente einer, insbesondere schichtweise aufgebauten, Transporteinheit bilden. Vorzugsweise ist das Transportträgerelement wasserlöslich ausgebildet. Vorzugsweise ist Transportträgerelement zumindest im Wesentlichen aus Trucal gefertigt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Ablösungsschritt das Transportträgerelement von der Elektrodeneinheit entfernt. Vorzugsweise wird das Transportträgerelement in dem Ablösungsschritt zumindest teilweise befeuchtet. Insbesondere wird in dem Ablösungsschritt des Transportträgerelements von der Elektrodeneinheit gelöst und/oder zumindest teilweise aufgelöst. Vorzugsweise wird das Transportträgerelement vor einem Sintern und/oder einem Aushärten der Elektrodeneinheit entfernt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann für das Transportträgerelement ein Material mit einer vorteilhaft hohen Oberflächengüte, insbesondere bezüglich Rauigkeit und Porigkeit, verwendet werden. Insbesondere kann für das Transportträgerelement ein Material verwendet werden, das eine vorteilhaft hohe Benetzbarkeit, eine vorteilhaft hohe Dickenqualität und/oder eine vorteilhaft hohe Druckbildstabilität für die Funktionsschichten erreicht. Insbesondere kann auf ein Entfernen von durch ein Sintern entstandenen Verbrennungsresten des Transportträgerelements verzichtet werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf der Metallträgervorrichtung eine, insbesondere als Oxidanselektrode ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht auf die Elektrodeneinheit aufgebracht wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zusätzliche Funktionsschicht auf die als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht der Elektrodeneinheit aufgebracht. Insbesondere wird die zusätzliche Funktionsschicht auf die sich auf dem Transportträgerelement befindliche Elektrodeneinheit aufgebracht. Insbesondere wird die zusätzliche Funktionsschicht an der Elektrodeneinheit fixiert. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrodeneinheit zusammen mit der zusätzlichen Funktionsschicht auf die Metallträgervorrichtung aufgebracht. Insbesondere wird die zusätzliche Funktionsschicht an der Elektrodenanlegefläche angeordnet, insbesondere zwischen der Elektrodeneinheit und der Metallträgervorrichtung. Vorzugsweise wird die zusätzliche Funktionsschicht als Elektrodenschicht ausgebildet. Insbesondere wird die zusätzliche Funktionsschicht als Oxidanselektrode ausgebildet. Alternativ wird die zusätzliche Funktionsschicht als Brennstoffelektrode ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die zusätzliche Funktionsschicht als Trennschicht, insbesondere zu einer elektrischen Isolierung der Elektrodeneinheit von der Metallträgervorrichtung, ausgebildet wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Verfahren in vorteilhaft wenigen Einzelschritten und/oder mit vorteilhaft geringem Zeitaufwand durchgeführt werden. Insbesondere können alle Funktionsschichten der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorteilhaft vorab gefertigt, insbesondere vorgeformt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit auf der Metallträgervorrichtung eine, insbesondere als Oxidanselektrode ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht auf die Elektrodeneinheit aufgebracht wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt nach einem Sintern und/oder einem Aushärten der Elektrodeneinheit eine, insbesondere als Oxidanselektrode ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht auf die Elektrodeneinheit aufgebracht. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zusätzliche Funktionsschicht auf die Elektrodeneinheit aufgebrannt. Vorzugsweise wird die zusätzliche Funktionsschicht auf die als Trennschicht ausgebildete Funktionsschicht der Elektrodeneinheit aufgebracht. Vorzugsweise wird die zusätzliche Funktionsschicht als Oxidanselektrode aufgebracht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Sintern und/oder Aushärten vorteilhaft materialspezifisch auf die Elektrodeneinheit angepasst werden. Insbesondere können Einschränkungen von Prozessparametern zum Sintern und/oder Aushärten, beispielsweise Temperatur und/oder Druck, vorteilhaft vermieden werden. Insbesondere können Degradierungsprozesse der zusätzlichen Funktionsschicht während des Sinterns und/oder Aushärtens vermieden werden.
Darüber hinaus geht die Erfindung von einer Metallträgervorrichtung für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere für eine nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit mit zumindest einer Elektrodenanlegefläche aus. Es wird vorgeschlagen, dass die Elektrodenanlegefläche strukturiert ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung zumindest einen Grundkörper. Vorzugsweise ist die Elektrodenanlegefläche zumindest als ein Teilbereich einer Oberfläche, insbesondere einer größten Außenfläche, des Grundkörpers ausgebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper flach ausgebildet. Insbesondere umfasst der Grundkörper zumindest in einer zur Elektrodenanlegefläche, insbesondere zur größten Außenfläche, senkrechten Richtung eine maximale Erstreckung, die kleiner ist als eine maximale Erstreckung, bevorzugt kleiner als 1/10 einer maximalen Erstreckung, besonders bevorzugt kleiner als 1/30 einer maximale Erstreckung, der Elektrodenanlegefläche, insbesondere der größten Außenfläche. Vorzugsweise ist ein größter Krümmungsradius einer Krümmung der größten Außenfläche, insbesondere der Elektrodenanlegefläche größer als, insbesondere mehr als dreimal so groß wie, besonders bevorzugt mehr als fünfmal so groß wie, die maximale Erstreckung der größten Außenfläche, insbesondere der Elektrodenanlegefläche. Vorzugsweise ist der Grundkörper als Metallfolie, als Metallblech und/oder Metallplatte ausgebildet. Insbesondere ist die maximale Erstreckung in der zur Elektrodenanlegefläche, insbesondere zur größten Außenfläche, senkrechten Richtung zumindest kleiner als 1 mm, bevorzugt kleiner als 750 µm besonderes bevorzugt kleiner als 500 µm. Darunter, dass die Elektrodenanlegefläche „strukturiert“ ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Metallträgervorrichtung Strukturelemente aufweist, die in und/oder an der Elektrodenanlegefläche angeordnet sind. Insbesondere beschränkt das Strukturelement die Elektrodenanlegefläche. Beispielsweise umfasst die Metallträgervorrichtung als Strukturelement an der Elektrodenanlegefläche Rillen, Auslassungen, Rippen, Noppen, Schächte, Kanäle, Stifte o. dgl. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung zumindest einen Fluidkanal. Vorzugsweise ist der Fluidkanal in den Grundkörper, insbesondere an der Elektrodenanlegefläche, eingelassen. Alternativ oder zusätzlich weist die Metallträgervorrichtung zumindest ein an der Elektrodenanlegefläche angeordnetes Strukturelement zu einer Fluidführung auf. Vorzugsweise umfasst der Fluidkanal zumindest eine Ausgangsöffnung in der Elektrodenanlegefläche. Vorzugsweise umfasst der Fluidkanal zumindest eine Eingangsöffnung an einem von der Elektrodenanlegefläche verschieden ausgebildeten Teilbereich der Oberfläche des Grundkörpers, insbesondere an einer von der Elektrodenanlegefläche abgewandten Seite der Metallträgervorrichtung. Insbesondere ist der Fluidkanal als Durchbruch durch den Grundkörper ausgebildet. Vorzugsweise umschließt die Elektrodenanlegefläche die Ausgangsöffnung des Fluidkanals vollständig. Vorzugsweise strukturiert der Fluidkanal die Elektrodenanlegefläche. Insbesondere bildet der Fluidkanal eine Aussparung der Elektrodenanlegefläche. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Elektrodeneinheit, insbesondere gleichzeitig, vorteilhaft sicher gestützt und vorteilhaft zuverlässig mit Fluid, insbesondere mit Brennstoff und/oder Oxidans, versorgt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Metallträgervorrichtung zumindest einen Fluidkanal mit einer an der Elektrodenanlegefläche angeordneten großflächigen Ausgangsöffnung umfasst. Unter einer „großflächigen Ausgangsöffnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass eine gedachte, insbesondere in einer zur Elektrodenanlegefläche parallelen Ebene liegende, Fläche mit einem durch die Ausgangsöffnung definierten Umfang, einen maximalen Flächeninhalt aufweist, der verglichen mit einem maximalen Flächeninhalt der Elektrodenanlegefläche und/oder verglichen mit einer Gesamtkanalfläche zumindest größer als 1 %, bevorzugt größer als 2 %, besonders bevorzugt größer als 3 % ist. Unter einer „Gesamtkanalfläche“ soll insbesondere ein maximaler Flächeninhalt einer Gesamtheit von gedachten, insbesondere in der zur Elektrodenanlegefläche parallelen Ebene liegenden, Flächen verstanden werden, die einen durch je eine Ausgangsöffnung eines Fluidkanals einer Gesamtheit von Fluidkanälen der Metallträgervorrichtung definierten Umfang aufweisen. Beispielsweise umfasst die Metallträgervorrichtung genau einen Fluidkanal. Vorzugsweise weist der genau eine Fluidkanal eine schlangenförmige, spiralförmige und/oder sich verästelnde großflächige Auslassöffnung auf. Beispielsweise umfasst die Metallträgervorrichtung zumindest einen, schlitzförmigen Fluidkanal, vorzugsweise mehrere zumindest im Wesentlichen parallele angeordnete schlitzförmige Fluidkanäle. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Insbesondere weist die großflächige Ausgangsöffnung des, insbesondere schlitzförmigen, Fluidkanals zumindest eine maximale Längserstreckung in zumindest eine Richtung auf, die zumindest im Wesentlichen einer maximalen Erstreckung der Elektrodenanlegefläche in dieser Richtung entspricht. Darunter, dass eine Strecke einer weiteren Strecke „im Wesentlichen entspricht“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Strecke zumindest 25 %, vorzugsweise mehr als 50 %, besonders bevorzugt mehr als 75 % der weiteren Strecke umfasst. Beispielsweise umfasst die Metallträgervorrichtung mehrere, insbesondere zumindest im Wesentlichen baugleiche, Fluidkanäle, die insbesondere in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen verteilt in den Grundkörper eingelassen sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Strömungswiderstand der Metallträgervorrichtung, insbesondere bezüglich des Brennstoffs und/oder des Oxidans, vorteilhaft niedrig gehalten werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft großer Flächenanteil der auf der Metallträgervorrichtung angeordneten Funktionsschicht während eines Betriebs der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit direkt mit dem Fluid versorgt werden. Insbesondere ist die Metallträgervorrichtung, insbesondere zu einer Verarbeitung, einem Transport und/oder einer Lagerung, vorteilhaft flexibel.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Metallträgervorrichtung ein an der Elektrodenanlegefläche angeordnetes Fluidverteilungselement umfasst. Vorzugsweise ist das Fluidverteilungselement an zumindest einem Fluidkanal angeordnet. Insbesondere ist das Fluidverteilungselement mit zumindest einem Fluidkanal fluidtechnisch verbunden. Insbesondere mündet zumindest ein Fluidkanal in das Fluidverteilungselement. Vorzugsweise ist eine Ausgangsöffnung des Fluidverteilungselements an der Elektrodenanlegefläche größer als eine Ausgangsöffnung des Fluidkanals, der in das Fluidverteilungselement mündet. Vorzugsweise ist das Verteilungselement als Rille, insbesondere an eine sich verästelnde und/oder spiralförmig verlaufende Rille, an der Elektrodenanlegefläche ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass das Fluidverteilungselement als Querschnittserweiterung des Fluidkanals ausgebildet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine, insbesondere durchgängige, Porosität der Metallträgervorrichtung vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann die Metallträgervorrichtung vorteilhaft stabil ausgestaltet werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Metallträgervorrichtung, insbesondere zur Bildung der Elektrodenanlegefläche, ein Streckgitterelement zu einer Fluidführung umfasst. Insbesondere weist das Streckgitterelement zumindest einen Bereich mit Rautenmaschen, Langstegmaschen, Sechseckmaschen, Rundmaschen, Quadratmaschen und/oder Sondermaschen auf. Vorzugsweise bildet das Streckgitterelement den Grundkörper der Metallträgervorrichtung. Vorzugsweise bilden Maschen des Streckgitterelements Fluidkanäle. Es ist aber auch denkbar, dass das Streckgitterelement auf einem insbesondere zusätzlichen Grundkörper fixiert ist. Insbesondere ist das Streckgitterelement an der größten Außenseite des zusätzlichen Grundkörpers der Metallträgervorrichtung angeordnet, insbesondere fixiert. Insbesondere bildet die von der größten Außenseite des zusätzlichen Grundkörpers abgewandte Seite des Streckgitters die Elektrodenanlegefläche der Metallträgervorrichtung. Vorzugsweise mündet zumindest ein Fluidkanal in eine Masche des Streckgitterelements. Insbesondere ist zumindest eine Masche als großflächige Ausgangsöffnung des Fluidkanals ausgebildet. Alternativ bildet zumindest eine Masche des Streckgitterelements ein Fluidverteilungselement. Vorzugsweise ist das Streckgitterelement zumindest im Wesentlichen aus Metall, insbesondere aus demselben Metall wie der Grundkörper, und/oder einem Kunststoff gefertigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Metallträgervorrichtung vorteilhaft einfach und/oder vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.
Darüber hinaus wird eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere eine metallgestützte Festoxidbrennstoffzelleneinheit vorgeschlagen, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird und/oder eine erfindungsgemäße Metallträgervorrichtung umfasst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft kompakte, mechanisch stabile und/oder schüttelfeste metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit bereitgestellt werden, die vorteilhaft geeignet für mobile Anwendungen einsetzbar ist. Insbesondere kann eine vorteilhaft kostengünstige metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zur Verfügung gestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Metallträgervorrichtung und/oder die erfindungsgemäße metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Metallträgervorrichtung und/oder die erfindungsgemäße metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit,
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung,
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts der erfindungsgemäßen Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, 5 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit,
6 eine schematische Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der alternativen erfindungsgemäßen metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseu reinheit,
7 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung,
8 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit,
9 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der weiteren erfindungsgemäßen metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit.
10 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung,
11 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung,
12 eine schematische Darstellung einer anderweitigen erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung und
13 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer zusätzlichen erfindungsgemäßen Metallträgervorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a, insbesondere eine metallgestützte Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a wird mit einem in 2 gezeigten Verfahren 10a hergestellt. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a umfasst eine Metallträgervorrichtung 20a. Die Metallträgervorrichtung 20a ist zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14a vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20a zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28a. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a umfasst zumindest eine Elektrodeneinheit 14a. Die Elektrodeneinheit 14a umfasst zumindest zwei Funktionsschichten 16a, 18a. Insbesondere ist zumindest eine der Funktionsschichten 16a, 18a als Brennstoffelektrode 48a ausgebildet. Insbesondere ist die Brennstoffelektrode 48a während eines Betriebs der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a zu einem Kontakt mit einem Brennstoff 50a vorgesehen. Insbesondere ist zumindest eine der Funktionsschichten 16a, 18a als Trennschicht 52a, insbesondere Elektrolytschicht, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a zumindest eine zusätzliche Funktionsschicht 26a. Vorzugsweise ist die zusätzliche Funktionsschicht 26a als Oxidanselektrode 24a ausgebildet. Insbesondere ist die Oxidanselektrode 24a während eines Betriebs der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a zu einem Kontakt mit einem Oxidans 54a vorgesehen. Vorzugsweise ist die als Oxidanselektrode 24a ausgebildete zusätzliche Funktionsschicht 26a an der Elektrodenanlegefläche 28a der Metallträgervorrichtung 20a angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20a zumindest einen fluiddurchlässigen Bereich 56a. insbesondere grenzt der fluiddurchlässige Bereich 56a an die Elektrodenanlegefläche 28a an, insbesondere zu einem Durchlass eines Fluids, insbesondere des Oxidans 54a, durch die Metallträgervorrichtung 20a hindurch zu der an der Elektrodenanlegefläche 28a angeordneten zusätzlichen Funktionsschicht 26a. Vorzugsweise ist die Metallträgervorrichtung 20a in dem fluiddurchlässigen Bereich 56a porös ausgebildet. Insbesondere umfasst die Metallträgervorrichtung 20a zumindest einen Fluidkanal 30a (vgl. 3), insbesondere zu einer Realisierung des fluiddurchlässigen Bereichs 56a. Vorzugsweise ist die als Trennschicht 52a ausgebildete Funktionsschicht 18a an der als Oxidanselektrode 24a ausgebildeten zusätzlichen Funktionsschicht 26a angeordnet. Vorzugsweise ist die als Brennstoffelektrode 48a ausgebildete Funktionsschicht 16a an der als Trennschicht 52a ausgebildeten Funktionsschicht 18a angeordnet. Insbesondere ist die Trennschicht 52a zwischen der Brennstoffelektrode 48a und der Oxidanselektrode 24a angeordnet. Insbesondere ist die zusätzliche Funktionsschicht 26a zwischen der Elektrodeneinheit 14a und der Metallträgervorrichtung 20a angeordnet.
2 zeigt das Verfahren 10a zu einer Herstellung der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die die zumindest zwei Funktionsschichten 16a, 18a aufweisende Elektrodeneinheit 14a und die Metallträgervorrichtung 20a werden separat voneinander hergestellt. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10a einen Elektrodenherstellungsschritt 58a. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10a einen Metallträgerherstellungsschritt 60a. Vorzugsweise werden der Elektrodenherstellungsschritt 58a und der Metallträgerherstellungsschritt 60a unabhängig voneinander durchlaufen. Insbesondere werden der Elektrodenherstellungsschritt 58a und der Metallträgerherstellungsschritt 60a parallel, aufeinanderfolgend und/oder teilweise zeitlich überlappend durchlaufen.
Vorzugsweise werden in dem Elektrodenherstellungsschritt 58a die zumindest zwei Funktionsschichten 16a, 18a hergestellt, insbesondere vorgeformt. Insbesondere wird in dem Elektrodenherstellungsschritt 58a je ein Grünling der Funktionsschichten 16a, 18a hergestellt. Vorzugsweise werden in dem Elektrodenherstellungsschritt 58a die zumindest zwei Funktionsschichten 16a, 18a aneinander angeordnet, insbesondere aneinander fixiert. Vorzugsweise wird in dem Elektrodenherstellungsschritt 58a vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14a auf die Metallträgervorrichtung 20a die Elektrodeneinheit 14a, insbesondere schichtweise, auf einem flexiblen Transportträgerelement 22a aufgebracht. Vorzugsweise wird in zumindest einem Brennstoffelektrodenauftragungsschritt 62a die als Brennstoffelektrode 48a ausgebildete Funktionsschicht 16a auf das Transportträgerelement 22a aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Beispielsweise wird zumindest die als Brennstoffelektrode 48a ausgebildete Funktionsschicht 16a zumindest im Wesentlichen aus NiO/Ni mit Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid, aus Cer-Gadolinium-Oxid, aus einem Perovskiten o. dgl. gefertigt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Elektrolytauftragungsschritt 64a die als Trennschicht 52a ausgebildete Funktionsschicht 18a auf die Brennstoffelektrode 48a aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Beispielsweise wird zumindest die als Trennschicht 52a ausgebildete Funktionsschicht 18a zumindest im Wesentlichen aus Yttrium stabilisiertem Zirkonoxid und/oder Cer-Gadolinium-Oxid gefertigt. Insbesondere ist es denkbar, dass eine der Funktionsschichten 16a, 18a, aus zumindest zwei oder mehr Teilschichten aufgebaut ist, wobei insbesondere unterschiedliche Teilschichten aus unterschiedlichen Materialen gefertigt werden. In zumindest einem Oxidanselektrodenauftragungsschritt 66a vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14a auf der Metallträgervorrichtung 20a wird die, insbesondere als Oxidanselektrode 24a ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht 26a auf die Elektrodeneinheit 14a aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Beispielsweise wird zumindest die als Oxidanselektrode 24a ausgebildete zusätzliche Funktionsschicht 26a zumindest im Wesentlichen aus Lanthan-Strontium-Manganoxid, aus Lanthan-Strontium-Kobalt-Ferrit, aus Lanthan-Strontium-Chromit o. dgl. gefertigt. Vorzugsweise wird in dem Elektrodenherstellungsschritt 58a das Transportträgerelement 22a nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14 und/oder der zusätzlichen Funktionsschicht 26a zu einem Transport und/oder zu einer Lagerung aufgerollt und/oder gestapelt. Es ist auch denkbar, dass das Transportträgerelement 22a mit der Elektrodeneinheit 14a und/oder der zusätzlichen Funktionsschicht 26a, beispielsweise über eine Förderanlange, direkt zu einer Weiterverarbeitung befördert wird.
Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a die Metallträgervorrichtung 20a hergestellt. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20a zumindest einen Grundkörper 68a, insbesondere ein Metallblech. Beispielsweise wird die Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere der Grundkörper 68a, zumindest im Wesentlichen aus Titan, Crofer® 22 H/APU, Inconel® 600 o. dgl. gefertigt. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a zumindest der Grundkörper 68a, insbesondere die Elektrodenanlegefläche 28a, der Metallträgervorrichtung 20a strukturiert. Insbesondere wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a zumindest ein Fluidkanal 30a in den Grundkörper 68a eingelassen. Vorzugsweise wird der zumindest eine Fluidkanal 30a durch einen Umformungsprozess, insbesondere mittels Stanzen, Prägen, Fräsen, Laserbohren, Laserschneiden o. dgl., in den Grundkörper 68a der Metallträgervorrichtung 20a eingelassen. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a die Metallträgervorrichtung 20a entgratet. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a die Metallträgervorrichtung 20a gereinigt. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a die Metallträgervorrichtung 20a thermisch nachbehandelt. Vorzugsweise wird in dem Metallträgerherstellungsschritt 60a die Metallträgervorrichtung 20a zu einem Transport und/oder zu einer Lagerung aufgerollt und/oder gestapelt. Es ist auch denkbar, dass die Metallträgervorrichtung 20a, beispielsweise über eine Förderanlange, direkt zu einer Weiterverarbeitung befördert wird.
Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit 14a, insbesondere zusammen mit der zusätzlichen Funktionsschicht 26a, in einem Zusammenführungsprozess 70a auf die Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere auf die Elektrodenanlegefläche 28a aufgebracht. Vorzugsweise wird in dem Zusammenführungsprozess 70a das Transportträgerelement 22a mit der Elektrodeneinheit 14a und/oder der zusätzlichen Funktionsschicht 26a an der Metallträgervorrichtung 20a angeordnet. Insbesondere wird die zusätzliche Funktionsschicht 26a der Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere der Elektrodenanlegefläche 28a zugewandt. Vorzugsweise umfasst der Zusammenführungsprozess 70a einen Heizpressprozess, insbesondere zu einem Auflaminieren der Elektrodeneinheit 14a und/oder der zusätzlichen Funktionsschicht 26a auf die Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere auf die Elektrodenanlegefläche 28a. In zumindest einem Ablösungsschritt 72a nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14a auf der Metallträgervorrichtung 20a wird das, insbesondere wasserlösliche, Transportträgerelement 22a zu einem Transport der Elektrodeneinheit 14a entfernt. Insbesondere wird das, insbesondere wasserlösliche, Transportträgerelement 22a in dem Ablösungsschritt 72a befeuchtet. Insbesondere wird das, insbesondere wasserlösliche, Transportträgerelement 22a in dem Ablösungsschritt 72a zumindest teilweise aufgelöst. Insbesondere wird das, insbesondere wasserlösliche, Transportträgerelement 22a in dem Ablösungsschritt 72a von der Elektrodeneinheit 14a, insbesondere von der als Brennstoffelektrode 48a ausgebildeten Funktionsschicht 16a abgelöst. Es ist denkbar, dass das Verfahren 10a einen Reinigungsprozess der Elektrodeneinheit 14a nach dem Ablösungsschritt 72a umfasst. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10a einen Sinterschritt 74a. Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit 14a und/oder die zusätzliche Funktionsschicht 26a, insbesondere in einem auf der Metallträgervorrichtung 20a aufgebrachten Zustand, in dem Sinterschritt 74a gesintert. Vorzugsweise wird die Elektrodeneinheit 14a und/oder die zusätzliche Funktionsschicht 26a, insbesondere in einem auf der Metallträgervorrichtung 20a aufgebrachten Zustand, in dem Sinterschritt 74a auf eine Temperatur von mehr als 600°C, bevorzugt mehr als 800°C, bevorzugt mehr als 1000°C gebracht. Es ist denkbar, dass die Elektrodeneinheit 14a und/oder die zusätzliche Funktionsschicht 26a, insbesondere in einem auf der Metallträgervorrichtung 20a aufgebrachten Zustand, während einer Sinterung mit einer reduzierten Atmosphäre, welche insbesondere einem Sauerstoffpartialdruck von weniger als 10^-16 bar, bevorzugt von weniger als 10^-17 bar, besonders bevorzugt von weniger als 10^-18 mbar aufweist, umgeben wird. Vorzugsweise wird in einem Vereinzelungsschritt 76a die Metallträgervorrichtung 20a zusammen mit der Elektrodeneinheit 14a und/oder der zusätzlichen Funktionsschicht 26a in einzelne metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheiten 12a aufgeteilt. Vorzugsweise umfasst eine größte Außenfläche der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a nach einer Abtrennung in dem Vereinzelungsschritt 76a einen größten Flächeninhalt von zumindest 0,5 cm², bevorzugt von zumindest 2 cm², besonders bevorzugt von zumindest 4,5 cm². Vorzugsweise umfasst die größte Außenfläche der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a nach einer Abtrennung in dem Vereinzelungsschritt 76a einen größten Flächeninhalt von weniger als 1500 cm², bevorzugt von weniger als 1000 cm², besonders bevorzugt von weniger als 550 cm².
3 zeigt eine Draufsicht auf die Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere auf die Elektrodenanlegefläche 28a. 4 zeigt einen Querschnitt der Metallträgervorrichtung 20a, insbesondere der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a. Die Metallträgervorrichtung 20a für die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a, insbesondere für die nach dem Verfahren 10a hergestellte metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a, ist zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14a der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20a umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28a. Die Elektrodenanlegefläche 28a ist strukturiert ausgebildet. Insbesondere umfasst die Metallträgervorrichtung 20a genau einen Fluidkanal 30a. Der Fluidkanal 30a ist als Durchbruch durch den Grundkörper 68a der Metallträgervorrichtung 20a ausgebildet. Insbesondere umfasst der Fluidkanal 30a eine Ausgangsöffnung 38a. Vorzugsweise ist die Ausgangsöffnung 38a in einer die Elektrodenanlegefläche 28a enthaltenen Ebene angeordnet. Die Metallträgervorrichtung 20a umfasst den Fluidkanal 30a mit der an der Elektrodenanlegefläche 28a angeordneten großflächigen Ausgangsöffnung 38a. Insbesondere ist die Ausgangsöffnung 38a schlangenlinienförmig ausgebildet. Insbesondere umfasst die Ausgangsöffnung 38a zumindest eine Windung, vorzugsweise eine Vielzahl an Windungen. Vorzugsweise wird die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens 10a auf ein Gasraumblech 78a, zu einer Bildung eines Gasraums 80a montiert. Insbesondere wird die Metallträgervorrichtung 20a auf dem Gasraumblech 78a montiert. Es ist denkbar, dass das Gasraumblech 78a in die Metallträgervorrichtung 20a integriert ist.
In den 5 bis 13 sind fünf weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 5 bis 13 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis f ersetzt.
5 zeigt eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b, insbesondere eine metallgestützte Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b wird mit dem in 6 gezeigten Verfahren 10b hergestellt. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b umfasst eine Metallträgervorrichtung 20b. Die Metallträgervorrichtung 20b ist zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14b vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20a zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28b. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b umfasst zumindest eine Elektrodeneinheit 14b. Die Elektrodeneinheit 14b umfasst zumindest zwei Funktionsschichten 16b, 18b. Insbesondere ist zumindest eine der Funktionsschichten 16b, 18b als Oxidanselektrode 24b ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b zumindest eine zusätzliche Funktionsschicht 26b. Vorzugsweise ist die zusätzliche Funktionsschicht 26b als Brennstoffelektrode 48b ausgebildet. Vorzugsweise ist die als Brennstoffelektrode 48b ausgebildete zusätzliche Funktionsschicht 26b an der Elektrodenanlegefläche 28b der Metallträgervorrichtung 20b angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
6 zeigt das Verfahren 10b zu einer Herstellung der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b umfasst zumindest die Elektrodeneinheit 14b mit den zumindest zwei Funktionsschichten 16b, 18b. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b umfasst zumindest die Metallträgervorrichtung 20b zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14b. Die die zumindest zwei Funktionsschichten 16b, 18b aufweisende Elektrodeneinheit 14b und die Metallträgervorrichtung 20b werden separat voneinander hergestellt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Oxidanselektrodenauftragungsschritt 66b die als Oxidanselektrode 24b ausgebildete Funktionsschicht 16b auf ein Transportträgerelement 22b aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Elektrolytauftragungsschritt 64a die als Trennschicht 52a ausgebildete Funktionsschicht 18b auf die Oxidanselektrode 24b aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Brennstoffelektrodenauftragungsschritt 62b vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14b auf der Metallträgervorrichtung 20b die als Brennstoffelektrode 48b ausgebildete zusätzliche Funktionsschicht 26b auf die Elektrodeneinheit 14b aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen des Verfahrens 10b darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
7 zeigt eine Draufsicht auf die Metallträgervorrichtung 20b, insbesondere auf die Elektrodenanlegefläche 28b der Metallträgervorrichtung 20b. Die Metallträgervorrichtung 20b für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b, insbesondere für eine nach dem Verfahren 10b hergestellte metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b, ist zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14b der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12b vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20b umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28b. Die Elektrodenanlegefläche 28b ist strukturiert ausgebildet. Die Metallträgervorrichtung 20b umfasst Fluidkanäle 30b-36b mit an der Elektrodenanlegefläche 28b angeordneten großflächigen Ausgangsöffnungen 38b-44b. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20b zumindest zwei, vorzugsweise mehr als fünf, Fluidkanäle 30b-36b. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20b zumindest einen schlitzförmigen Fluidkanal 30b- 36b. Insbesondere weist die großflächige Ausgangsöffnung 38b-44b des schlitzförmigen Fluidkanals 30b- 36b zumindest eine maximale Längserstreckung in zumindest eine Richtung auf, die zumindest im Wesentlichen einer maximalen Erstreckung der Elektrodenanlegefläche 28b in dieser Richtung entspricht. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30b-36b zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Vorzugsweise sind zumindest zwei Fluidkanäle 30b-36b zumindest im Wesentlichen parallel angeordnet. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30b-36b in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Metallträgervorrichtung 20b darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
8 zeigt eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c, insbesondere eine metallgestützte Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c wird mit einem in 9 gezeigten Verfahren 10c hergestellt. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c umfasst eine Metallträgervorrichtung 20c. Die Metallträgervorrichtung 20c ist zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14c vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20c zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28c. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c umfasst zumindest eine Elektrodeneinheit 14c. Die Elektrodeneinheit 14c umfasst zumindest zwei Funktionsschichten 16c, 18c. Insbesondere ist zumindest eine der Funktionsschichten 16a, 18a als Brennstoffelektrode 48c ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c zumindest eine zusätzliche Funktionsschicht 26c. Vorzugsweise ist die zusätzliche Funktionsschicht 26c als Oxidanselektrode 24c ausgebildet. Vorzugsweise ist die Elektrodeneinheit 14c, insbesondere die als Brennstoffelektrode 48c ausgebildete Funktionsschicht 16c, an der Elektrodenanlegefläche 28c der Metallträgervorrichtung 20c angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20c zumindest einen fluiddurchlässigen Bereich 56c. Insbesondere grenzt der fluiddurchlässige Bereich 56c an die Elektrodenanlegefläche 28c an, insbesondere zu einem Durchlass eines Fluids, insbesondere des Brennstoffs 50c, durch die Metallträgervorrichtung 20c hindurch zu der an der Elektrodenanlegefläche 28c angeordneten Elektrodeneinheit 14c, insbesondere zu der als Brennstoffelektrode 48c ausgebildeten Funktionsschicht 16c. Insbesondere ist die Elektrodeneinheit 14a zwischen der zusätzlichen Funktionsschicht 26c und der Metallträgervorrichtung 20c angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
9 zeigt ein Verfahren 10c zu einer Herstellung der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c umfasst zumindest eine Elektrodeneinheit 14c mit zumindest zwei Funktionsschichten 16c, 18c. Die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c umfasst zumindest die Metallträgervorrichtung 20c zu einer Stützung der Elektrodeneinheit 14b. Die die zumindest zwei Funktionsschichten 16c, 18c aufweisende Elektrodeneinheit 14b und die Metallträgervorrichtung 20b werden separat voneinander hergestellt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Elektrolytauftragungsschritt 64c die als Trennschicht 52c ausgebildete Funktionsschicht 18c auf ein Transportträgerelement 22c aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Brennstoffelektrodenauftragungsschritt 62c die als Brennstoffelektrode 48c ausgebildete zusätzliche Funktionsschicht 26c auf die Trennschicht 52c aufgebracht, insbesondere aufgedruckt. Vorzugsweise wird in einem Oxidanselektrodenauftragungsschritt 66c nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit 14c auf der Metallträgervorrichtung 20c eine, insbesondere als Oxidanselektrode 24c ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht 26c auf die Elektrodeneinheit 14c aufgebracht, insbesondere aufgebrannt. Vorzugsweise erfolgt der Oxidanselektrodenauftragungsschritt 66c nach einem Sinterschritt 74c, insbesondere zu einem Sintern der auf der Metallträgervorrichtung 20c angeordneten Elektrodeneinheit 14c. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen des Verfahrens 10c darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
10 zeigt eine Draufsicht auf eine Metallträgervorrichtung 20c, insbesondere auf eine Elektrodenanlegefläche 28c der Metallträgervorrichtung 20c. Die Metallträgervorrichtung 20c für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c, insbesondere für eine nach einem Verfahren 10c hergestellte metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c, ist zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit 14c der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12c vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20c umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28c. Die Elektrodenanlegefläche 28c ist strukturiert ausgebildet. Die Metallträgervorrichtung 20c umfasst Fluidkanäle 30c-34c mit an der Elektrodenanlegefläche 28c angeordneten großflächigen Ausgangsöffnungen 38c-42c. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20c zumindest zwei, vorzugsweise mehr als fünf, besonders bevorzugt mehr als zwanzig, Fluidkanäle 30c-34c, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20c zumindest einen Fluidkanal 30c- 34c mit einer rechteckförmigen Ausgangsöffnung 38c-42c. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30c-34c zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30c-34c in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Metallträgervorrichtungen 20c darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
11 zeigt eine Draufsicht auf eine Metallträgervorrichtung 20d, insbesondere auf eine Elektrodenanlegefläche 28d der Metallträgervorrichtung 20d. Die Metallträgervorrichtung 20d für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit ist zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit 14 der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20d umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28d. Die Elektrodenanlegefläche 28d ist strukturiert ausgebildet. Die Metallträgervorrichtung 20d umfasst Fluidkanäle 30d-34d mit an der Elektrodenanlegefläche 28d angeordneten großflächigen Ausgangsöffnungen 38d-42d, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20d zumindest zwei, vorzugsweise mehr als fünf, besonders bevorzugt mehr als zwanzig, Fluidkanäle 30d-34d. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20d zumindest einen Fluidkanal 30d-34d mit einer drehsymmetrischen, insbesondere rotationssymmetrischen, Ausgangsöffnung 38d-42d. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30d-34d zumindest im Wesentlichen baugleich ausgebildet. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 30d-34d in regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Metallträgervorrichtungen 20d darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
12 zeigt eine Draufsicht auf eine Metallträgervorrichtung 20e, insbesondere auf eine Elektrodenanlegefläche 28e der Metallträgervorrichtung 20e. Die Metallträgervorrichtung 20e für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit ist zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit 14e der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20e umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28e. Die Elektrodenanlegefläche 28e ist strukturiert ausgebildet. Die Metallträgervorrichtung 20e umfasst, insbesondere zur Bildung der Elektrodenanlegefläche 28e, ein Streckgitterelement 47e zu einer Fluidführung. Insbesondere bilden Maschen des Streckgitterelements 47e Fluidkanäle 30e-34e der Metallträgervorrichtung 20e, die hier der Übersichtlichkeit halber nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Es ist denkbar, dass die Maschen des Streckgitterelements 47e großflächige Ausgangsöffnungen der Fluidkanäle 30e-34e bilden. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Metallträgervorrichtungen 20e darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
13 zeigt einen Querschnitt einer Metallträgervorrichtung 20f, insbesondere einen Querschnitt einer Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12f. Die Metallträgervorrichtung 20f für die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12f ist zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit 14f der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12f vorgesehen. Die Metallträgervorrichtung 20f umfasst zumindest eine Elektrodenanlegefläche 28f. Die Elektrodenanlegefläche 28f ist strukturiert ausgebildet. Die Metallträgervorrichtung 20f umfasst zumindest ein an der Elektrodenanlegefläche 28f angeordnetes Fluidverteilungselement 46f. Insbesondere umfasst das Fluidverteilungselement 46f einen mit, insbesondere sich verästelnden und/oder spiralförmig angeordneten, Rillen versehenen Bereich zu einer Fluidführung. Vorzugsweise umfasst die Metallträgervorrichtung 20f zumindest einen Fluidkanal 30f-35f, die als Versorgungsschächte, insbesondere als Durchbrüche durch einen Grundkörper 68f der Metallträgervorrichtung 20f, ausgebildet sind. Insbesondere mündet der zumindest eine Fluidkanal 30f-35f in das Fluidverteilungselement 46f.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Metallträgervorrichtungen 20f darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden.
Darüber hinaus ist jede hier gezeigte Metallträgervorrichtung 20a-20f mit jedem hier gezeigten Verfahren 10a, 10b, 10c kompatibel. Insbesondere kann jede der Metallträgervorrichtungen 20a-20f für jede metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 12a, 12b, 12c, 12f verwendet werden.

Claims

Verfahren zu einer Herstellung einer metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere einer metallgestützten Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) mit zumindest zwei Funktionsschichten (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c; 16f, 18f) umfasst und wobei die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Metallträgervorrichtung zu einer Stützung der Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die die zumindest zwei Funktionsschichten (16a, 18a; 16b, 18b; 16c, 18c; 16f, 18f) aufweisende Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) und die Metallträgervorrichtung separat voneinander hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) auf die Metallträgervorrichtung die Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f), insbesondere schichtweise, auf einem flexiblen Transportträgerelement (22a; 22b; 22c) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) auf der Metallträgervorrichtung ein, insbesondere wasserlösliches, Transportträgerelement (22a; 22b; 22c) zu einem Transport der Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt vor einer Aufbringung der Elektrodeneinheit (14a; 14b) auf der Metallträgervorrichtung eine, insbesondere als Oxidanselektrode (24a) ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht (26a; 26b) auf die Elektrodeneinheit (14a; 14b) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt nach einer Aufbringung der Elektrodeneinheit (14c) auf der Metallträgervorrichtung eine, insbesondere als Oxidanselektrode (24c) ausgebildete, zusätzliche Funktionsschicht (26c) auf die Elektrodeneinheit (14c) aufgebracht wird.
Metallträgervorrichtung für eine metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere für eine nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 hergestellte metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, zu einer Stützung einer Elektrodeneinheit (14a; 14b; 14c; 14f) der metallgestützten Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit mit zumindest einer Elektrodenanlegefläche (28a; 28b; 28c; 28d; 28e; 28f), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanlegefläche (28a; 28b; 28c; 28d; 28e; 28f) strukturiert ausgebildet ist.
Metallträgervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet, durch zumindest einen Fluidkanal (30a; 30b-36b; 30c-34c; 30d-34d) mit einer an der Elektrodenanlegefläche (28a; 28b; 28c; 28d) angeordneten großflächigen Ausgangsöffnung (38a; 38b-44b; 38c-42c; 38d-42d).
Metallträgervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet, durch ein an der Elektrodenanlegefläche (28f) angeordnetes Fluidverteilungselement (46f).
Metallträgervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallträgervorrichtung, insbesondere zur Bildung der Elektrodenanlegefläche (28e), ein Streckgitterelement (47e) zu einer Fluidführung umfasst.
Metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere metallgestützte Festoxidbrennstoffzelleneinheit, hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5 und/oder mit einer Metallträgervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9.