DE102019200543A1 - Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche zumindest ein poröses Substrat (14) und zumindest eine keramische Funktionsschicht (16) umfasst, wobei die keramische Funktionsschicht (16) in zumindest einem Druckprozess (20) in einem viskoelastischen Zustand auf das poröse Substrat (14) aufgebracht wird.Es wird vorgeschlagen, dass, insbesondere noch während des Druckprozesses (20) unmittelbar anschließend an einen Aufbringungsschritt (18), ein Fließparameter des viskoelastischen Zustands in Abhängigkeit von einem mechanischen Druckparameter verändert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • In der EP 2333833 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche zumindest ein poröses Substrat und zumindest eine keramische Funktionsschicht umfasst, vorgeschlagen worden, bei welchem die keramische Funktionsschicht in zumindest einem Druckprozess in einem viskoelastischen Zustand auf das poröse Substrat aufgebracht wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche zumindest ein poröses Substrat und zumindest eine keramische Funktionsschicht umfasst, wobei die keramische Funktionsschicht in zumindest einem Druckprozess in einem viskoelastischen Zustand auf das poröse Substrat aufgebracht wird.
  • Es wird vorgeschlagen, dass, insbesondere noch während des Druckprozesses unmittelbar anschließend an einen Aufbringungsschritt, ein Fließparameter des viskoelastischen Zustands in Abhängigkeit von einem mechanischen Druckparameter verändert wird. Unter einer „elektrochemischen Zelle“ soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Brennstoffzelle und/oder eines Elektrolyseurs verstanden werden. Insbesondere kann die elektrochemische Zelle auch die gesamte Brennstoffzelle oder den gesamten Elektrolyseur umfassen. Vorzugsweise ist die elektrochemische Zelle zumindest als ein Teil einer Hochtemperaturbrennstoffzelle, insbesondere einer Festoxidbrennstoffzelle, kurz SOFC, und/oder als ein Teil eines Hochtemperaturelektrolyseurs ausgebildet.
  • Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle zumindest eine keramische Funktionsschicht einer Brennstoffzelle oder eines Elektrolyseurs. Insbesondere kann die keramische Funktionsschicht als Brennstoffelektrode, als Luftelektrode, als Elektrolyt, als Gasbarriere, als Diffusionsbarriere, als Reaktionssperrschicht, als Elektronenblocker, als Oxidationsschutz oder als eine weitere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende keramische Funktionsschicht ausgebildet sein. Die keramische Funktionsschicht kann porös oder gasdicht ausgebildet sein. Vorzugsweise soll unter „keramisch“ ein Material verstanden werden, dass zumindest zu 25 Vol.-%, bevorzugt zumindest zu 50 Vol.-%, aus einer Keramik besteht. Insbesondere kann ein keramisches Material auch als ein Keramik umfassender Verbundwerkstoff, wie ein Cermet, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das poröse Substrat als Metallträger ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass das poröse Substrat aus einer Keramik oder einem anderen, insbesondere hochtemperaturbeständigen, Material gefertigt ist. Unter „porös“ soll insbesondere gasdurchlässig verstanden werden. Insbesondere weist das poröse Substrat materialfreie Strukturen wie etwa Poren, Löcher, Ausnehmungen, Kanäle, Schächte oder dergleichen auf und/oder ist gitterartig, geflechtartig oder schwammartig ausgebildet, um eine Gasleitung durch und/oder entlang des porösen Substrats zu ermöglichen. Insbesondere weist das poröse Substrat zumindest eine Aufbringungsfläche für die keramische Funktionsschicht auf. Insbesondere ist zumindest die Aufbringungsfläche des porösen Substrats porös ausgebildet. Vorzugsweise wird die keramische Funktionsschicht auf dem porösen Substrat, insbesondere auf der Aufbringungsfläche des porösen Substrats, aufgebracht. Es ist auch denkbar, dass zwischen dem poröse Substrat und der keramischen Funktionsschicht zumindest eine weitere Schicht, insbesondere eine Korrosionsschutzschicht für das poröse Substrat angeordnet wird.
  • Unter einem „viskoelastischen Zustand“ eines Körpers soll insbesondere ein Zustand verstanden werden, in welchem ein Verlustmodul und ein Speichermodul eines komplexen Schubmoduls des Körpers vergleichbar große Werte aufweisen. Unter „vergleichbar große Werte“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein kleinstes aus den Werten bildbares Verhältnis größer als 1/100, vorzugsweise größer als 1/30, besonders bevorzugt größer als 1/10 ist. Insbesondere kann der viskoelastische Zustand feststoffartig oder fluidartig ausgebildet sein. Unter „feststoffartig“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Speichermodul einen größeren Wert aufweist als das Verlustmodul. Unter „fluidartig“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Verlustmodul einen größeren Wert aufweist als das Speichermodul. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Paste hergestellt, aus welcher die keramische Funktionsschicht geformt wird. Insbesondere ist die Paste in dem Aufbringungsschritt in einem viskoelastischen Zustand. Insbesondere kann die Paste feststoffartig oder fluidartig ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst die Paste zumindest ein keramisches Pulver, welches insbesondere einen größten Massenanteil der keramischen Funktionsschicht bildet. Beispielsweise basiert das Keramikpulver auf Yttrium-stabilisiertem Zirconiumdioxid (YSZ), auf Gadolinium-dotiertem Cerdioxid (CGO) oder auf einer perowskitischen Struktur wie Lanthan-Strontium-Kobalt-Ferrit (LSCF) oder auf einem anderen dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden keramischen Material zur Herstellung der keramischen Funktionsschicht. Es ist denkbar, dass die Paste, insbesondere zusätzlich, ein Metallpulver oder ein Metalloxidpulver wie Nickel oder Nickeloxid umfasst. Vorzugsweise umfasst die Paste zumindest ein Bindemittel, zumindest ein Lösemittel und/oder zumindest ein Additiv, beispielsweise einen Dispergator, einen Weichmacher, einen Entschäumer oder dergleichen. Vorzugsweise ist die Paste als Siebdruckpaste und/oder Schablonendruckpaste ausgebildet. Vorzugsweise wird in zumindest dem Aufbringungsschritt die Paste in einem Siebdruckprozess, einem Schablonendruckprozess oder dergleichen auf das poröse Substrat zur Bildung der keramischen Funktionsschicht aufgebracht.
  • Vorzugsweise charakterisiert der Fließparameter den viskoelastischen Zustand. Insbesondere legt der Fließparameter ein Reaktionsverhalten der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, in dem viskoelastischen Zustand auf eine mögliche Krafteinwirkung, welche auf die keramische Funktionsschicht, insbesondere auf die Paste, wirkt, fest. Insbesondere beschreibt der Fließparameter eine Fähigkeit der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, in dem viskoelastischen Zustand im Falle einer Krafteinwirkung zu fließen und/oder eine aufgebrachte Kraft zumindest teilweise elastisch zu speichern. Beispielsweise ist der Fließparameter als Schubmodul, insbesondere als komplexes Schubmodul, als Verlustmodul, als Speichermodul, als Verhältnis von Verlustmodul und Speichermodul, als Viskosität, als Fluidität oder dergleichen ausgebildet.
  • Vorzugsweise wird bei einer Herstellung der Paste ein Anfangswert für den Fließparameter von einem Benutzer und/oder automatisiert eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter über eine mittlere Partikelgröße des keramischen Pulvers und/oder eines beigemengten weiteren Pulvers, insbesondere eines weiteren keramischen Pulvers, eines Metallpulvers oder eines Metalloxidpulvers, eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter über eine Verteilungsbreite für eine Partikelgröße des keramischen Pulvers und/oder eines beigemengten weiteren Pulvers, insbesondere eines weiteren keramischen Pulvers, eines Metallpulvers oder eines Metalloxidpulvers, eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter über ein Mischungsverhältnis und/oder eine Dispersität für verschiedene Partikelgrößen des keramischen Pulvers und/oder eines beigemengten weiteren Pulvers, insbesondere eines weiteren keramischen Pulvers, eines Metallpulvers oder eines Metalloxidpulvers, eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter über eine Partikelform, insbesondere über einen Konvexitätsfaktor, des keramischen Pulvers und/oder eines beigemengten weiteren Pulvers, insbesondere eines weiteren keramischen Pulvers, eines Metallpulvers oder eines Metalloxidpulvers, eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter mittels der zugegebenen Menge des Bindemittels, des Lösungsmittels und/oder des Additivs, insbesondere relativ zu einer Menge des keramischen Pulvers, eingestellt. Beispielsweise wird der Anfangswert für den Fließparameter mittels der Art des zugegebenen Bindemittels, des Lösungsmittels und/oder des Additivs eingestellt.
  • Vorzugsweise wird in dem Aufbringungsschritt der Anfangswert des Fließparameters verändert. Insbesondere wird in dem Aufbringungsschritt die Paste verflüssigt. Insbesondere wird in dem Aufbringungsschritt die Fähigkeit der Paste zu fließen erhöht. Vorzugsweise wird die Paste in dem Aufbringungsschritt in Abhängigkeit von dem mechanischen Druckparameter verändert. Unter einem „mechanischen Druckparameter“ soll insbesondere eine Größe und/oder Kennziffer verstanden werden die eine Krafteinwirkung, insbesondere auf die Paste, während des Druckprozesses beschreibt oder charakterisiert. Beispielsweise ist der Druckparameter als Kraft oder als Druck, insbesondere zu einem Aufbringen, Aufpressen, Abstreifen, Aufsprühen oder dergleichen der Paste auf das poröse Substrat, ausgebildet. Beispielsweise ist der mechanische Druckparameter als Kraftstoß, als Aufbringungsgeschwindigkeit und/oder Aufbringungsbeschleunigung, als Aufbringungswinkel, als Dauer und/oder Repetitionsrate der Krafteinwirkung oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise wird der Fließparameter in dem Aufbringungsschritt temporär verändert. Insbesondere wird der Fließparameter in dem Aufbringungsschritt auf einen Zwischenwert gebracht und insbesondere gehalten. Insbesondere wird der Fließparameter unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt und/oder bereits im Verlauf des Aufbringungsschritts auf einen Endwert gebracht. Unter einem „Endwert“ soll insbesondere ein Wert am Ende des Druckprozesses verstanden werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Endwert nach dem Druckprozess sich weiter verändert, beispielsweise asymptotisch gegen einen Grenzwert kriecht. Alternativ wird der Endwert bis zu einem dem Aufbringungsschritt nachgelagerten Aushärteschritt gehalten.
  • Unter „unmittelbar anschließend“ soll insbesondere in einem Zeitraum von weniger als 120 s, bevorzugt von weniger als 30 s, besonders bevorzugt von weniger als 10 s, verstanden werden. Es ist denkbar, dass in dem Zeitraum unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt weitere Verfahrensschritte vor der Veränderung des Fließparameters und/oder parallel zu der Veränderung des Fließparameters durchgeführt werden. Unter „noch während des Druckprozesses“ soll insbesondere zumindest vor dem Aushärteschritt verstanden werden. Es ist denkbar, dass eine Veränderung des Fließparameters auf den Endwert hin zeitlich überlappend mit dem Aufbringungsschritt durchgeführt wird. Vorzugsweise wird der Fließparameter zumindest eines bereits auf dem porösen Substrat aufgebrachten Teilabschnitts der keramischen Funktionsschicht verändert, insbesondere während zumindest ein weiterer Teilabschnitt der keramischen Funktionsschicht gerade aufgebracht wird oder noch nicht aufgebracht wurde. Es ist aber auch denkbar, dass der Fließparameter erst nach einer zumindest im Wesentlichen vollständigen Aufbringung der keramischen Funktionsschicht auf das poröse Substrat geändert wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, vorteilhaft leicht auf das poröse Substrat aufgebracht werden. Insbesondere kann eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, in das poröse Substrat während des Aufbringungsschritts vorteilhaft über den Fließparameter gesteuert werden. Insbesondere kann ein nachträgliches Einsickern oder Absacken der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, in das poröse Substrat vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann die keramische Funktionsschicht vorteilhaft komplementär zu der porösen Aufbringungsfläche des porösen Substrats geformt werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft geschlossene, insbesondere vorteilhaft lochfreie, keramische Funktionsschicht auf dem porösen Substrat erstellt werden, insbesondere auch bei vorteilhaft großen Erstreckungen materialfreier Strukturen des porösen Substrats.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass in dem Aufbringungsschritt der Fließparameter durch Anwendung einer Scherbelastung auf die keramische Funktionsschicht verändert wird. Insbesondere wird der Fließparameter unmittelbar nach dem Aufbringungsschritt durch das Beenden der Scherbelastung verändert. Vorzugsweise wird die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, mittels eines Siebdruckprozesses oder eines Schablonendruckprozesses auf das poröse Substrat aufgebracht. Insbesondere wird die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, mittels zumindest eines Rakels auf das poröse Substrat aufgebracht. Es ist auch denkbar, dass die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, mittels einer Walze oder einem anderen dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Ausbreitungs-und/oder Verteilungsinstrument einer Scherbelastung ausgesetzt wird. Insbesondere wird die Paste mittels des Rakels und/oder der Walze auf einem Siebelement oder einem Schablonenelement verteilt. Alternativ wird die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, mittels Dispensing auf das poröse Substrat aufgebracht. Insbesondere ist der Druckparameter als Scherspannung und/oder als Scherrate ausgebildet. Insbesondere wird der Fließparameter in dem Aufbringungsschritt in Abhängigkeit von der Scherspannung, der Scherrate, einer Dauer der Scherbelastung oder dergleichen geändert. Vorzugsweise ist der viskoelastische Zustand zumindest während des Druckprozesses strukturviskos und/oder zumindest partiell thixotrop ausgebildet. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, in dem Aufbringungsschritt strukturviskos ausgebildet. Insbesondere ändert sich der Fließparameter in Abhängigkeit von einem Wert der Scherspannung. insbesondere verflüssigt sich die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, zunehmend mit zunehmender Scherspannung. Zusätzlich oder alternativ ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, in dem Aufbringungsschritt zumindest partiell thixotrop ausgebildet. Insbesondere verflüssigt sich die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, bei anhaltender Scherspannung zunehmend. Insbesondere verfestigt sich die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, zumindest partiell nach einem Abfallen der Scherspannung. Es ist denkbar, dass der Endwert des Fließparameters nach dem Druckprozess zumindest im Wesentlichen einem Anfangswert des Fließparameters vor dem Druckprozess entspricht. Darunter, dass zwei Werte sich „im Wesentlichen entsprechen“, soll insbesondere verstanden werden, dass ein kleinstes bildbares Verhältnis der beiden Werte zumindest größer als 0,5, bevorzugt größer als 0,75, besonders bevorzugt größer als 0,9, ist. Vorzugsweise ist eine Differenz zwischen dem Anfangswert und dem Endwert betragsmäßig kleiner als eine Differenz zwischen dem Anfangswert und dem Zwischenwert und/oder zwischen dem Endwert und dem Zwischenwert. In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass der Anfangswert und der Endwert sich insbesondere um mehr als 10%, bevorzugt um mehr als 25%, besonders bevorzugt um mehr als 50% voneinander unterscheiden. Insbesondere ist es denkbar, dass der Anfangswert zumindest im Wesentlichen dem Zwischenwert entspricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Fließparameter vorteilhaft bei einer Auftragung der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, auf das poröse Substrat verändert werden. Insbesondere kann der Fließparameter vorteilhaft zur gleichen Zeit mit der Auftragung verändert werden. Insbesondere kann eine Auftragung und eine Verankerung der keramischen Funktionsschicht auf dem porösen Substrat in vorteilhaft wenigen Schritten erfolgen. Insbesondere kann ein Fließverhalten der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, vorteilhaft gesteuert werden. Insbesondere kann eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, in das poröse Substrat vorteilhaft gesteuert werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Fließparameter unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt auf einen Endwert gebracht wird, der zumindest im Wesentlichen ein Kräftegleichgewicht zwischen einer Kohäsion der keramischen Funktionsschicht und externen Kräften auf die keramische Funktionsschicht verursacht. Insbesondere umfassen externe Kräfte, welche insbesondere zwischen dem Aufbringungsschritt und dem Aushärteschritt auf die keramische Funktionsschicht wirken, ein Eigengewicht der keramischen Funktionsschicht und/oder eine Kapillarwirkung des porösen Substrats auf die keramische Funktionsschicht. Insbesondere verändern/verändert sich eine Form und/oder eine Position der keramischen Funktionsschicht, welche sich zumindest im Wesentlichen in dem Kräftegleichgewicht befinden/befindet, um weniger als einen Toleranzwert. Insbesondere legt ein, insbesondere immer noch, fließender oder kriechender Teilbereich der keramischen Funktionsschicht, der insbesondere bereits auf dem porösen Substrat angeordnet ist, in einer Zeitspanne zwischen einem Erreichen des Endwert des Fließparameters und dem Beenden des Aushärteschritts eine Strecke zurück, die kleiner ist als der Toleranzwert. Insbesondere umfasst die Zeitspanne zwischen einem Erreichen des Endwerts des Fließparameters und dem Beenden des Aushärteschritts eine Ruhephase für ein Pastenleveling und/oder einen Trocknungsprozess. Beispielsweise ist der Toleranzwert kleiner als eine durchschnittliche Schichtdicke der keramischen Funktionsschicht, bevorzugt kleiner als 1/10 der durchschnittlichen Schichtdicke der keramischen Funktionsschicht, ausgebildet. Beispielsweise ist der Toleranzwert kleiner als eine durchschnittliche Porengröße und/oder eine durchschnittliche Schichtdicke des porösen Substrats ausgebildet. Beispielsweise ist der Toleranzwert kleiner als eine anfängliche Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht in den porösen Metallträger bis zu einem Erreichen des Endwerts ausgebildet. Es ist denkbar, dass mehrere der genannten Toleranzwerte eingehalten werden. Insbesondere kann das Kräftegleichgewicht weitere Kräfte, insbesondere eine Adhäsionskraft der keramischen Funktionsschicht an dem porösen Substrat und/oder eine der Gravitation entgegenwirkende Stützkraft des Substrats auf die keramische Funktionsschicht, miteinbeziehen. Es ist insbesondere denkbar, dass die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, in dem viskoelastischen Zustand, insbesondere in dem Kräftegleichgewicht, eine Fließgrenze aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Druckprozess unter vorteilhaft kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden. Insbesondere kann ein ungewolltes Fließverhalten, beispielsweise ein Nachfließen, Zerfließen, Kriechen, Abtropfen oder dergleichen vorteilhaft gering gehalten werden oder insbesondere vermieden werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Fließparameter als Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, vor dem Aufbringungsschritt feststoffartig oder fluidartig. Insbesondere ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, während des Aufbringungsschritts fluidartig. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, nach dem Aufbringungsschritt feststoffartig. Insbesondere ist der Zwischenwert für den Fließparameter größer als der Endwert. Insbesondere wird unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt durch eine Veränderung des Druckparameters, insbesondere durch ein Beenden der Scherbelastung, das Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul verringert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann in dem Druckprozess vorteilhaft schnell zwischen einem feststoffartigen und einem fluidartigen Zustand der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, gewechselt werden.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Fließparameter als Viskosität, insbesondere als Scherviskosität, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, vor dem Aufbringungsschritt niedrigviskos oder hochviskos. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, während des Aufbringungsschritts niedrigviskos. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht, insbesondere die Paste, nach dem Aufbringungsschritt hochviskos. Unter „hochviskos“ soll insbesondere mit einer Viskosität von mehr als 100 Pa·s, bevorzugt von mehr als 250 Pa·s, besonders bevorzugt von mehr als 500 Pa·s, insbesondere bei einer Temperatur von 20°C und insbesondere bei einer im jeweiligen Verfahrensschritt auf die Paste einwirkenden Scherbelastung, verstanden werden. Unter „niedrigviskos“ soll insbesondere mit einer zumindest niedrigeren Viskosität als hochviskos verstanden werden, insbesondere mit einer Viskosität von weniger als 500 Pa·s, bevorzugt weniger als 250 Pa·s, besonders bevorzugt von weniger als 100 Pa·s, insbesondere bei einer Temperatur von 20°C und insbesondere bei einer im jeweiligen Verfahrensschritt auf die Paste einwirkenden Scherbelastung. Insbesondere ist der Zwischenwert für den Fließparameter, insbesondere die Viskosität, kleiner als der Endwert. Insbesondere wird unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt durch eine Veränderung des Druckparameters, insbesondere ein Beenden der Scherbelastung, die Viskosität erhöht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann in dem Druckprozess vorteilhaft schnell zwischen einem hochviskosen und einem niedrigviskosen Zustand der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, gewechselt werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die keramische Funktionsschicht in dem Aufbringungsschritt auf einen großporigen Bereich des porösen Substrats aufgebracht wird. Insbesondere sind die Aufbringungsfläche und der großporige Bereich überlappend ausgebildet. Unter einem „großporigen Bereich“ soll insbesondere verstanden werden, dass materialfreie Strukturen des porösen Substrats zu einem Gasdurchlass, wie Poren, Känale, Schächte oder dergleichen, in dem Bereich eine, insbesondere mittlere, Öffnungsweite von zumindest 50 µm, bevorzugt mehr als 100 µm aufweisen. Es ist denkbar, dass zumindest eine materialfreie Struktur eine Durchlassbreite im Submillimeterbereich und/oder Millimeterbereich umfasst. Unter einer, insbesondere gemittelten, „Öffnungsweite“ soll vorzugsweise eine maximale Erstreckung parallel zu der Aufbringungsfläche, insbesondere gemittelt über alle materialfreien Strukturen in dem großporigen Bereich, verstanden werden. Insbesondere sind/ist der großporige Bereich und/oder die Aufbringungsfläche zumindest teilweise offenporig ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine elektrochemische Zelle mit einer vorteilhaft hohen Gasdurchlässigkeit des porösen Substrats hergestellt werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eine Aufbringungsfläche der keramischen Funktionsschicht in einem einzelnen Durchlauf des Aufbringungsschritts mit der keramischen Funktionsschicht verschlossen wird. Es ist denkbar, dass ein einzelner Durchlauf mehrere Zwischenschritte aufweist, insbesondere zu einer iterativen Aufbringung von verschiedenen Teilbereichen der keramischen Funktionsschicht auf unterschiedliche Teilflächen der Aufbringungsfläche. Unter „in einem einzelnen Durchlauf“ soll insbesondere verstanden werden, dass eine Teilfläche der Aufbringungsfläche maximal einmal mit der Paste für die keramische Funktionsschicht bedeckt wird. Unter „verschlossen“ soll insbesondere verstanden werden, dass die aufgebrachte keramische Funktionsschicht, insbesondere zumindest nach dem Aufbringungsschritt, insbesondere nach einem Pastenleveling, eine geschlossene, insbesondere lochfreie, Schicht auf der Aufbringungsfläche bildet, welche die materialfreien Strukturen der Aufbringungsfläche bedeckt. Optional wird auf die bereits geschlossene keramische Funktionsschicht eine weitere keramische Paste aufgedruckt, um eine Oberflächenrauheit der von der Aufbringungsfläche abgewandten Fläche der keramischen Funktionsschicht zu verringern. Es ist denkbar, dass die geschlossene keramische Funktionsschicht zumindest nach dem Aushärteschritt gasdurchlässig ist, insbesondere feinporig ausgebildet ist. Unter „feinporig“ soll insbesondere verstanden werden, dass eine mittlere Öffnungsweite von materialfreien Strukturen der keramischen Funktionsschicht kleiner als 1/10, besonders bevorzugt kleiner als 1/20, der mittleren Öffnungsweite der materialfreien Strukturen des porösen Substrats, insbesondere des grobporigen Bereichs, ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine keramische Funktionsschicht vorteilhaft zuverlässig auf ein poröses Substrat, insbesondere auch mit einem großporigen Bereich, aufgebracht werden. Insbesondere ist die aufgebrachte keramische Funktionsschicht vorteilhaft homogen ausgebildet. Insbesondere weist die aufgebrachte keramische Funktionsschicht vorteilhaft eine einheitliche Schichtdicke auf.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest dem Aufbringungsschritt ein Unterdruck an dem porösen Substrat erzeugt wird. Insbesondere wird ein Unterdruck relativ zu einem Umgebungsdruck erzeugt, welcher als, insbesondere atmosphärischer, Luftdruck oder als Gasdruck eines Prozessgases, mit welchem das Substrat umgeben wird, ausgebildet ist. Insbesondere wird eine Druckdifferenz zwischen der Aufbringungsfläche des porösen Substrats zu einer Aufbringung der keramischen Funktionsschicht und einer Grundfläche des Substrats erzeugt. Insbesondere ist die Grundfläche des porösen Substrats an einer von der Aufbringungsfläche abgewandten Seite des porösen Substrats angeordnet. Insbesondere ist das poröse Substrat von der Aufbringungsfläche zur Grundfläche hin gasdurchlässig. Vorzugsweise wird der Unterdruck an der Grundfläche erzeugt. Bevorzugt wird an der Grundfläche der Umgebungsdruck, insbesondere im Vergleich mit der Aufbringungsfläche, verringert. Alternativ oder zusätzlich wird der Umgebungsdruck an der Aufbringungsfläche, insbesondere im Vergleich mit der Grundfläche, erhöht. Vorzugsweise beträgt die Druckdifferenz mehr als 10 mbar, bevorzugt mehr als 50 mbar, besonders bevorzugt mehr als 100 mbar. Vorzugsweise beträgt die Druckdifferenz weniger als 1000 mbar, bevorzugt weniger als 750 mbar, besonders bevorzugt weniger als 500 mbar. Insbesondere wird die keramische Funktionsschicht in dem Aufbringungsschritt und/oder unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt durch den Unterdruck von der Aufbringungsfläche teilweise in das poröse Substrat gezogen. Vorzugsweise wird in dem Aufbringungsschritt und/oder unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht in dem viskoelastischen Zustand in das poröse Substrat mittels des Unterdrucks gesteuert oder geregelt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung steht vorteilhaft ein weiterer Druckparameter zur Verfügung über den der Druckprozess gesteuert werden kann. Insbesondere kann eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht Substrat vorteilhaft präzise kontrolliert werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Aushärteschritt nach dem Druckprozess die keramische Funktionsschicht von dem viskoelastischen Zustand in einen hochelastischen Zustand überführt wird. Unter „hochelastisch“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Speichermodul um den Faktor 50, vorzugsweise zumindest um den Faktor 100, besonders bevorzugt um den Faktor 200, größer ist als das Verlustmodul. Vorzugsweise umfasst der Aushärteschritt eine Ruhephase, insbesondere für ein Pastenleveling. Vorzugsweise umfasst der Aushärteschritt einen Trocknungsprozess. Vorzugsweise wird in dem Aushärteschritt, insbesondere dem Trocknungsprozess, das Lösungsmittel aus der keramischen Funktionsschicht, insbesondere der Paste, ausgetrieben. Insbesondere wird in dem Aushärteschritt, insbesondere dem Trocknungsprozess, eine Viskosität erhöht und/oder das Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul gesenkt. Insbesondere wird in dem Aushärteschritt bei einem Austreiben der viskoelastische Zustand verlassen. Vorzugsweise wird in dem Aushärteschritt die keramische Funktionsschicht mit einer Temperatur von insbesondere mehr als 25°C, bevorzugt von mehr als 50°C, und insbesondere von weniger als 300°C, bevorzugt von weniger als 200°C, beaufschlagt. Vorzugsweise bleibt die keramische Funktionsschicht, insbesondere das Bindemittel in der Paste, in dem Aushärteschritt zumindest bis zu einem Erreichen des hochelastischen Zustands feststoffartig und/oder hochviskos, insbesondere trotz Temperaturbeaufschlagung. Es ist denkbar, dass der Aushärteschritt ein Sinterprozess für die keramische Funktionsschicht umfasst. Vorzugsweise ist der Sinterprozess einem Austreiben des Lösungsmittels nachgeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine Formgebung der keramischen Funktionsschicht vorteilhaft stabilisiert. Insbesondere wird eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht in das poröse Substrat vorteilhaft fixiert.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem weiteren Aufbringungsschritt nach dem Aushärteschritt zumindest eine weitere keramische Funktionsschicht der elektrochemischen Zelle auf die keramische Funktionsschicht aufgetragen wird. Vorzugsweise wird die weitere keramische Funktionsschicht auf eine von dem porösen Substrat abgewandte Oberfläche der keramischen Funktionsschicht aufgebracht. Beispielsweise wird die weitere keramische Funktionsschicht mittels Siebdruck, Schablonendruck, Dispensing, flächigem Rakeln, physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung (PVD, CVD), Auflaminieren gegossener Folien oder einem anderen dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess auf die keramische Funktionsschicht aufgebracht. Insbesondere sind für die weitere keramische Funktionsschicht die gleichen Merkmale denkbar, wie sie bereits für die keramische Funktionsschicht genannt wurden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine elektrochemische Zelle mit vorteilhaft dünnen keramischen Funktionsschichten, insbesondere mit einer vorteilhaft dünnen, vorteilhaft lochfreien, vorteilhaft gleichmäßig dicken keramischen Funktionsschicht auf einem porösen Substrat zur Verfügung gestellt werden.
  • Darüber hinaus wird eine elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, vorgeschlagen, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhältlich ist. Vorzugsweise ist das poröse Substrat als Metallsubstrat ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass das poröse Substrat aus Keramik gefertigt ist. Insbesondere besteht das poröse Substrat aus einem chromreichen ferritischen Edelstahl. Beispielsweise ist das poröse Substrat als Metallschaum, als Drahtgewebe, als Streckmetall, als Lochblech oder als porös versinterte Pulverschicht ausgebildet. Vorzugsweise ist die keramische Funktionsschicht als Diffusionsbarriere oder als Brennstoffelektrode ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass die keramische Funktionsschicht als Luftelektrode ausgebildet ist. Insbesondere weist die keramische Funktionsschicht in einem auf dem porösen Substrat angeordneten Zustand eine glatte Oberfläche auf, welche insbesondere von dem porösen Substrat abgewandt ist. Es ist denkbar, dass die elektrochemische Zelle zusätzliche keramische Funktionsschichten aufweist, die insbesondere schichtweise übereinander auf der glatten Oberfläche aufgebaut sind. Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle zumindest die Schichtreihenfolge poröses Substrat, Diffusionsbarriere oder die Schichtreihenfolge poröses Substrat, Brennstoffelektrode. Beispielsweise umfasst eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, die Schichtreihenfolge poröses Substrat, Diffusionsbarriere, Brennstoffelektrode, Elektrolyt, Reaktionssperrschicht, Luftelektrode. Beispielsweise umfasst eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, die Schichtreihenfolge poröses Substrat, Brennstoffelektrode, Elektrolyt, Reaktionssperrschicht, Luftelektrode. Beispielsweise umfasst eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle, insbesondere eine Brennstoffzelle, die Schichtreihenfolge poröses Substrat, Luftelektrode, Reaktionssperrschicht, Elektrolyt, Brennstoffelektrode oder eine andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Schichtreihenfolge. Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest eine der genannten Schichten aus mehreren Teilschichten, welche insbesondere unterschiedliche Materialien umfassen, aufgebaut ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine elektrochemische Zelle mit vorteilhaft dünnen keramischen Funktionsschichten, insbesondere mit einer vorteilhaft dünnen, vorteilhaft lochfreien, vorteilhaft gleichmäßig dicken keramischen Funktionsschicht auf einem porösen Substrat zur Verfügung gestellt werden, insbesondere auch dann wenn das poröse Substrat für eine Gasdurchlässigkeit vorteilhaft große materialfreie Strukturen, insbesondere Porengrößen, aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle 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 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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 eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Aufbringungsschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    • 3 eine schematische Darstellung eines weiteren Aufbringungsschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt ein Verfahren 10 zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 12. Vorzugsweise wird die elektrochemische Zelle 12 als Brennstoffzelle hergestellt. Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle 12 ein poröses Substrat 14 (siehe 2 und 3). Vorzugsweise umfasst die elektrochemische Zelle 12 zumindest eine keramische Funktionsschicht 16 (siehe 2 und 3). Die keramische Funktionsschicht 16 wird in zumindest einem Druckprozess 20 auf das poröse Substrat 14 aufgebracht. Die keramische Funktionsschicht 16 befindet sich zumindest in dem Druckprozess 20 in einem viskoelastischen Zustand. Ein Fließparameter des viskoelastischen Zustands wird in Abhängigkeit von einem mechanischen Druckparameter verändert. Insbesondere wird noch während des Druckprozesses 20 unmittelbar anschließend an einen Aufbringungsschritt 18 (siehe 2) ein Fließparameter des viskoelastischen Zustands in Abhängigkeit von einem mechanischen Druckparameter verändert.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren 10 einen Pastenherstellungsschritt 28. Vorzugsweise wird in einem Pastenherstellungsschritt 28 eine Paste 32 (siehe 2) hergestellt. Insbesondere wird die keramische Funktionsschicht 16 in dem Druckprozess 20 aus der Paste 32 gebildet. Vorzugsweise wird in dem Pastenherstellungsschritt 28 ein keramisches Pulver mit einem Bindemittel und einem Lösemittel zu der Paste 32 vermischt. Beispielsweise basiert das Keramikpulver auf Yttrium-stabilisiertem Zirconiumdioxid (YSZ), auf Gadolinium-dotiertem Cerdioxid (CGO) oder auf einer perowskitischen Struktur wie Lanthan-Strontium-Kobalt-Ferrit (LSCF). Es ist denkbar, dass der Paste 32, insbesondere zusätzlich, ein Metallpulver oder ein Metalloxidpulver, wie beispielsweise Nickel oder Nickeloxid o. dgl., beigemengt wird. Vorzugsweise wird als Bindemittel Polyvinylbutyral verwendet. Alternativ wird als Bindemittel Ethyl- oder Methyl-Zellulose, Acrylat, Polyvinylacetat und/oder ein anderes lösliches Polymer verwendet. Vorzugsweise wird als Lösemittel ein Ether verwendet. Alternativ wird, insbesondere abhängig von dem verwendeten Bindemittel, als Lösemittel Wasser, ein Alkohol, ein Carbonsäureester, ein Keton oder dergleichen verwendet. Es ist denkbar, dass der Paste 32 zumindest ein weiteres Additiv hinzugefügt wird, beispielsweise ein Entschäumer, ein Dispergator, eine Sinterhilfe, Weichmacher oder ähnliches. Vorzugsweise wird in dem Pastenherstellungsschritt 28 der Fließparameter eingestellt. Insbesondere wird die Paste 32 strukturviskos und/oder zumindest partiell thixotrop hergestellt.
  • Optional umfasst das Verfahren 10 einen Substratherstellungsschritt 30. Vorzugsweise wird in dem Substratherstellungsschritt 30 das poröse Substrat 14 hergestellt. Alternativ wird für das Verfahren 10 ein bereits fertiges poröses Substrat verwendet. Vorzugsweise wird das poröse Substrat 14 in dem Substratherstellungsschritt 30 mit einer Korrosionsschutzschicht überzogen.
  • Vorzugsweise wird in dem Druckprozess 20 die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere die Paste 32, auf das poröse Substrat 14 aufgebracht (vergleiche 2). In zumindest einem Aushärteschritt 22 nach dem Druckprozess 20 wird die keramische Funktionsschicht 16 von dem viskoelastischen Zustand in einen hochelastischen Zustand überführt. In zumindest einem weiteren Aufbringungsschritt 24 nach dem Aushärteschritt 22 wird zumindest eine weitere keramische Funktionsschicht 26 (siehe 3) der elektrochemischen Zelle 12 auf die keramische Funktionsschicht 16 aufgetragen. Insbesondere werden mehrere weitere keramische Funktionsschichten 26 zur Bildung einer elektrochemischen Zelle 12, insbesondere einer Brennstoffzelle, auf die keramische Funktionsschicht 26 aufgetragen. Es ist denkbar, dass nach jedem weiteren Aufbringungsschritt 24 der Aushärteschritt 22 wiederholt wird. Es ist auch denkbar, dass zumindest zwei weitere Aufbringungsschritte 24 durchgeführt werden, bevor der Aushärteschritt 22, insbesondere ein Sintern im Rahmen des Aushärteschritts 22, durchgeführt wird.
  • 2 zeigt den Druckprozess 20 und die durch das Verfahren 10 erhältliche elektrochemische Zelle 12. Vorzugsweise umfasst der Druckprozess 20 eine Startphase 38. Vorzugsweise umfasst der Druckprozess 20 den, insbesondere auf die Startphase 38 folgenden, Aufbringungsschritt 18. Vorzugsweise umfasst der Druckprozess 20 eine, insbesondere auf den Aufbringungsschritt 18 folgende, Endphase 42. Vorzugweise wird die Paste 32 in der Startphase 38 auf einem Siebelement 36 angeordnet. Vorzugsweise befindet sich die Paste 32 in dem viskoelastischen Zustand. Vorzugsweise ist die Paste 32 feststoffartig und/oder hochviskos. Insbesondere befinden sich eine Kohäsion der Paste 32 und eine auf die Paste 32 wirkende Gravitation zumindest im Wesentlichen in einem Gleichgewicht. Insbesondere verbleibt die Paste 32, insbesondere auch bei einem geringfügigen Zerfließen, auf dem Siebelement 36.
  • Der Fließparameter ist als Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul ausgebildet. Ein weiterer Fließparameter ist als Viskosität ausgebildet. In dem Aufbringungsschritt 18 wird zumindest einer der Fließparameter durch Anwendung einer Scherbelastung auf die keramische Funktionsschicht 16 verändert. Insbesondere wird mittels eines Rakels 34 eine Scherbelastung auf die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere auf die Paste 32, ausgeübt. Insbesondere wird die Paste 32 entlang des Siebelements 36 geschert. Insbesondere verflüssigt sich die Paste 32 durch die Scherbelastung. Insbesondere wird durch die Scherbelastung die Viskosität gesenkt und/oder das Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul erhöht. Insbesondere wird die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere die Paste 32, unter der Scherbelastung fluidartig und/oder niederviskos. Vorzugsweise umfasst das poröse Substrat 14 eine Aufbringungsfläche 19. Vorzugsweise umfasst das poröse Substrat 14, insbesondere die Aufbringungsfläche 19, einen großporigen Bereich. Insbesondere wird die keramische Funktionsschicht 16 auf eine Aufbringungsfläche 19 des porösen Substrats 14 aufgebracht. Die keramische Funktionsschicht 16 wird in dem Aufbringungsschritt 18 auf einen großporigen Bereich des porösen Substrats 14, insbesondere der Aufbringungsfläche 19, aufgebracht. Insbesondere dringt die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere die Paste 32, aufgrund der Scherbelastung in das poröse Substrat 14, insbesondere in Poren 40 des porösen Substrats 14, ein. Vorzugsweise wird die Scherbelastung aufrecht erhalten, bis die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere die Paste 32 zumindest 100 nm, bevorzugt zumindest 1 µm, besonders bevorzugt zumindest 5 µm, in das poröse Substrat eingedrungen ist. Vorzugsweise wird die Scherbelastung aufgehoben, bevor die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere die Paste 32, eine Eindringtiefe in das poröse Substrat 14 von 100 µm, bevorzugt von 50 µm, besonders bevorzugt von 25 µm, erreicht hat. Die Aufbringungsfläche 19 der keramischen Funktionsschicht 16 wird in einem einzelnen Durchlauf des Aufbringungsschritts 18 mit der keramischen Funktionsschicht 16 verschlossen. In zumindest dem Aufbringungsschritt 18 wird ein Unterdruck 21 an dem porösen Substrat 14 erzeugt. Insbesondere wird eine Eindringtiefe der keramischen Funktionsschicht 16 in das poröse Substrat 14 über den Unterdruck 21 eingestellt.
  • Vorzugsweise wird in der Endphase 42 des Druckprozesses 20 keine Scherbelastung mehr, insbesondere mittels des Rakels 34, auf die keramische Funktionsschicht 16 ausgeübt. Zumindest wird einer der Fließparameter unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt 18 auf einen Endwert gebracht, der zumindest im Wesentlichen ein Kräftegleichgewicht zwischen einer Kohäsion der keramischen Funktionsschicht 16 und externen Kräften auf die keramische Funktionsschicht 16, insbesondere einer Gravitation auf die keramische Funktionsschicht 16 und/oder einer Kapillarwirkung des porösen Substrats 14, verursacht. Es ist denkbar, dass der Endwert zumindest eines der Fließparameter nach dem Druckprozess 20, zumindest im Wesentlichen einem Anfangswert des entsprechenden Fließparameters vor dem Druckprozess 20 entspricht. Insbesondere sind/ist die verbleibende Paste 32 und/oder die keramische Funktionsschicht 16 in der Endphase 42 feststoffartig und/oder hochviskos.
  • 3 zeigt den weiteren Aufbringungsschritt 24. Insbesondere wird in dem weiteren Aufbringungsschritt 24 die weitere keramische Funktionsschicht 26 auf die keramische Funktionsschicht 16 aufgebracht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2333833 A1 [0001]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer Brennstoffzelle, welche zumindest ein poröses Substrat (14) und zumindest eine keramische Funktionsschicht (16) umfasst, wobei die keramische Funktionsschicht (16) in zumindest einem Druckprozess (20) in einem viskoelastischen Zustand auf das poröse Substrat (14) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere noch während des Druckprozesses (20) unmittelbar anschließend an einen Aufbringungsschritt (18), ein Fließparameter des viskoelastischen Zustands in Abhängigkeit von einem mechanischen Druckparameter verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufbringungsschritt (18) der Fließparameter durch Anwendung einer Scherbelastung auf die keramische Funktionsschicht (16) verändert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließparameter unmittelbar anschließend an den Aufbringungsschritt (18) auf einen Endwert gebracht wird, der zumindest im Wesentlichen ein Kräftegleichgewicht zwischen einer Kohäsion der keramischen Funktionsschicht (16) und externen Kräften auf die keramische Funktionsschicht (16) verursacht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließparameter als Verhältnis von Verlustmodul zu Speichermodul ausgebildet ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließparameter als Viskosität ausgebildet ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Funktionsschicht (16) in dem Aufbringungsschritt (18) auf einen großporigen Bereich des porösen Substrats (14) aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Aufbringungsfläche (19) der keramischen Funktionsschicht (16) in einem einzelnen Durchlauf des Aufbringungsschritts (18) mit der keramischen Funktionsschicht (16) verschlossen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest dem Aufbringungsschritt (18) ein Unterdruck (21) an dem porösen Substrat (14) erzeugt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Aushärteschritt (22) nach dem Druckprozess (20) die keramische Funktionsschicht (16) von dem viskoelastischen Zustand in einen hochelastischen Zustand überführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem weiteren Aufbringungsschritt (24) nach dem Aushärteschritt (22) zumindest eine weitere keramische Funktionsschicht (26) der elektrochemischen Zelle auf die keramische Funktionsschicht (16) aufgetragen wird.
  11. Elektrochemische Zelle, insbesondere Brennstoffzelle, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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