DE102019212833A1 - Method for producing a support for a supported fuel cell and / or electrolyzer unit - Google Patents

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Ralf Westerheide
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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren (26) zur Herstellung eines Trägers (12), insbesondere einer Trägerfolie, für eine geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit (10), insbesondere Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Grünling aus Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 % erzeugt wird.Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer Durchgangsöffnung (14, 14', 14'', 14''') versehen wird.The invention is based on a method (26) for producing a carrier (12), in particular a carrier film, for a supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit (10), in particular solid oxide fuel cell unit, with at least one green compact in at least one process step is produced from metal and / or ceramic powder with a minimum mass fraction of more than 70%. It is proposed that in at least one process step the at least one green compact before an at least substantially complete sintering of the at least one green compact with at least one through opening (14, 14 ', 14' ', 14' '') is provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerfolie für eine Festoxidbrennstoffzelleneinheit vorgeschlagen worden, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Grünling aus Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 % erzeugt wird.A method for producing a carrier film for a solid oxide fuel cell unit has already been proposed, with at least one green compact made of metal and / or ceramic powder with a minimum mass fraction of more than 70% being produced in at least one method step.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Trägers, insbesondere einer Trägerfolie, für eine vorzugsweise geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Grünling aus Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 % erzeugt wird.The invention is based on a method for producing a carrier, in particular a carrier film, for a preferably supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit, in particular solid oxide fuel cell unit, with at least one green compact made of metal and / or ceramic powder in at least one process step a minimum mass fraction of more than 70% is produced.

Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer Durchgangsöffnung versehen wird.It is proposed that, in at least one method step, the at least one green compact is provided with at least one through-opening prior to an at least substantially complete sintering of the at least one green compact.

Unter einer „Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit“ soll vorzugsweise zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Brennstoffzelle, insbesondere einer, insbesondere ebenen, Festoxidbrennstoffzelle, und/oder eines Elektrolyseurs, insbesondere eines Hochtemperaturelektrolyseurs, verstanden werden, insbesondere für stationäre oder mobile Anwendungen. 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 vorzugsweise geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, 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.A “fuel cell and / or electrolyzer unit” should preferably be understood to mean at least a part, in particular a subassembly, of a fuel cell, in particular a, in particular flat, solid oxide fuel cell, and / or an electrolyzer, in particular a high-temperature electrolyzer, in particular for stationary or mobile applications . In particular, the metal-supported fuel cell and / or electrolyzer unit can also include the entire fuel cell, in particular the entire solid oxide fuel cell, the entire electrolyzer, in particular the entire high-temperature electrolyzer, a stack of fuel cells and / or electrolyzers and / or a combination of several stacks of fuel cells and / or electrolyzers include. The preferably supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit is preferably provided to burn a fuel while supplying an oxidant in a combustion process for generating electrical energy. As an alternative or in addition, the metal-supported fuel cell and / or electrolyzer unit is provided to divide a fluid into at least two components in a separation process with the supply of electrical energy. “Provided” is to be understood as meaning, in particular, specially set up, specially designed and / or specially equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Vorzugsweise umfasst die vorzugsweise geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit zumindest eine Elektrodeneinheit mit zumindest einer Funktionsschicht, insbesondere zumindest drei Funktionsschichten. Vorzugsweise soll unter einer „Funktionsschicht einer vorzugsweise geträgerten, insbesondere metallgeträgerten, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit“ insbesondere eine Schicht verstanden werden, die unmittelbar an dem mittels der vorzugsweise geträgerten, insbesondere metallgeträgerten, 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. The preferably supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit preferably comprises at least one electrode unit with at least one functional layer, in particular at least three functional layers. Preferably, a “functional layer of a preferably supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit” should be understood to mean, in particular, a layer that is directly applied to the combustion process and / or the combustion process carried out by means of the preferably supported, especially metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit Separation process is involved. In particular, at least one, preferably two, functional layers are designed as an electrode layer, in particular for use as a cathode and / or anode. At least one electrode layer is preferably designed as an oxidant electrode, in particular for contact with the oxidant and / or a cleavage product. At least one electrode layer is preferably designed as a fuel electrode, in particular for contact with the fuel and / or a further fission product.

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.At least one functional layer is preferably designed as a separating layer, in particular as an electrolyte layer. At least one separating layer is preferably arranged on at least one electrode layer, in particular between two electrode layers. The electrode unit preferably comprises at least one of the functional layers designed as an electrode layer. The electrode unit preferably comprises at least the one functional layer designed as a separating layer. In particular, the electrode unit is designed as a membrane electrode assembly (MEA).

Vorzugsweise ist der Träger zu einer mechanischen und/oder thermischen Stabilisierung der Elektrodeneinheit vorgesehen. Vorzugsweise weist der Träger zumindest eine Elektrodenanlegefläche, insbesondere an einer größten Außenfläche des Trägers, auf, insbesondere zu einem Verbinden der Elektrodeneinheit mit dem Träger. Insbesondere wird der Träger zumindest teilweise aus einem, insbesondere eisenhaltigen, Metallpulver und/oder Keramikpulver insbesondere mit einem Anteil an zumindest einem Bindermaterial, insbesondere wasserbasiert oder polymerbasiert, insbesondere mit Lösemittel, hergestellt. Vorzugsweise wird der Träger zumindest teilweise aus einem Metallpulver und/oder Keramikpulver mit einem Feststoffanteil von mindestens 71 %, bevorzugt zumindest 81 %, besonders bevorzugt zumindest 85 %, ganz besonders bevorzugt zumindest 90 %, insbesondere mit einem Anteil an zumindest einem Bindermaterial hergestellt. Vorzugsweise wird der Träger zumindest teilweise aus einem Metallpulver und/oder Keramikpulver mit einem Feststoffanteil von maximal 95 %, bevorzugt maximal 92 %, besonders bevorzugt maximal 90 %, ganz besonders bevorzugt maximal 87 %, insbesondere mit einem Anteil an zumindest einem Bindermaterial hergestellt. Vorzugsweise wird der Träger mit einem maximalen Anteil an zumindest einem Bindermaterial von maximal 29 %, bevorzugt maximal 20 %, besonders bevorzugt maximal 15 %, und ganz besonders bevorzugt maximal 5 %, hergestellt.The carrier is preferably provided for mechanical and / or thermal stabilization of the electrode unit. The carrier preferably has at least one electrode contact surface, in particular on a largest outer surface of the carrier, in particular for connecting the electrode unit to the carrier. In particular, the carrier is at least partially produced from a metal powder and / or ceramic powder, in particular iron-containing, in particular with a proportion of at least one binder material, in particular water-based or polymer-based, in particular with solvent. The carrier is preferably at least partially made of a metal powder and / or ceramic powder with a solids content of at least 71%, preferably at least 81%, particularly preferably at least 85%, very particularly preferably at least 90%, in particular with a proportion of produced at least one binder material. The carrier is preferably made at least partially from a metal powder and / or ceramic powder with a solids content of a maximum of 95%, preferably a maximum of 92%, particularly preferably a maximum of 90%, very particularly preferably a maximum of 87%, in particular with a proportion of at least one binder material. The carrier is preferably produced with a maximum proportion of at least one binder material of a maximum of 29%, preferably a maximum of 20%, particularly preferably a maximum of 15%, and very particularly preferably a maximum of 5%.

Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Trägerformschritt, der Träger hergestellt, insbesondere zumindest vorgeformt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Grünling, insbesondere ein Rohling, des zumindest einen Trägers hergestellt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein umgeformter Rohling, ein Pressling, ein umgeformter Grünling, ein Braunling oder ein Weißling, insbesondere ein entbinderter Grünling, o. dgl. von dem Grünling des zumindest einen Trägers hergestellt. Vorzugsweise wird der Grünling, insbesondere der Rohling, des Trägers in zumindest einem Verfahrensschritt insbesondere durch ein Entbindern, durch ein Sintern und/oder durch ein Aushärten, in einen Endzustand überführt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling zu einem flächigen Objekt verformt und/oder als ein flächiges Objekt hergestellt, insbesondere mit einer konstanten definierten Grünlingsdicke. Es ist denkbar, dass der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade-Casting, hergestellt wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit einer Längserstreckung und/oder Quererstreckung ausgebildet, welche zumindest dreimal so groß ist wie eine Materialstärke, insbesondere Dicke, des zumindest einen Grünlings.The carrier is preferably produced, in particular at least preformed, in at least one method step, in particular a carrier molding step. At least one green compact, in particular a blank, of the at least one carrier is preferably produced in at least one method step. Preferably, in at least one method step, at least one reshaped blank, a pressed compact, a reshaped green compact, a brown compact or a white compact, in particular a debinded green compact or the like, is produced from the green compact of the at least one carrier. The green compact, in particular the blank, of the carrier is preferably converted into a final state in at least one method step, in particular by debinding, sintering and / or curing. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact is deformed into a flat object and / or manufactured as a flat object, in particular with a constant, defined green compact thickness. It is conceivable that the at least one green compact is produced in at least one process step by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact is formed with a longitudinal extent and / or transverse extent which is at least three times as great as a material thickness, in particular the thickness, of the at least one green compact.

Vorzugsweise weist in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling, insbesondere der Träger, eine Längserstreckung und/oder Quererstreckung auf, welche zumindest dreimal, bevorzugt zumindest zehnmal, so groß ist wie eine Materialstärke, insbesondere definierte Dicke, des zumindest einen Grünlings, insbesondere des zumindest einen Trägers. Vorzugsweise soll unter einer „Trägerfolie“ ein Träger mit einer Dicke von weniger als 1 mm verstanden werden.Preferably, in at least one method step, the at least one green compact, in particular the carrier, has a longitudinal extent and / or transverse extent which is at least three times, preferably at least ten times, as great as a material thickness, in particular a defined thickness, of the at least one green compact, in particular the at least a carrier. A “carrier film” should preferably be understood to mean a carrier with a thickness of less than 1 mm.

Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling des Trägers in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest im Wesentlichen aus zumindest einem Pulver und/oder Slurry gefertigt. Darunter, dass ein Objekt „im Wesentlichen aus einem Pulver und/oder Slurry“ gefertigt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass ein Volumenanteil des Pulvers und/oder Slurrys an einem Gesamtvolumen des Objekts mehr als 50 %, bevorzugt mehr als 36 %, besonders bevorzugt mehr als 90 % beträgt. Vorzugsweise wird der Träger zumindest im Wesentlichen aus einem hochtemperaturstabilen Material, insbesondere Pulvermaterial, gefertigt. Unter „hochtemperaturstabil“ soll insbesondere formbeständig und/oder chemisch beständig bis zu Temperaturen von zumindest 500°C, bevorzugt bis zu Temperaturen von zumindest 360°C, besonders bevorzugt bis zu Temperaturen von zumindest 900°C, verstanden werden. Es ist denkbar, dass der Träger Bauelemente umfasst, die aus einer Keramik, einem Kunststoff oder einem anderen Material gefertigt sind, beispielsweise zu einer elektrischen und/oder thermisch isolierten Fixierung des Trägers und/oder einzelner Bauelemente des Trägers.The at least one green compact of the carrier is preferably manufactured at least essentially from at least one powder and / or slurry in at least one method step. The fact that an object is manufactured “essentially from a powder and / or slurry” is to be understood in particular as meaning that a volume fraction of the powder and / or slurry in a total volume of the object is more than 50%, preferably more than 36%, in particular is preferably more than 90%. The carrier is preferably manufactured at least essentially from a material that is stable at high temperatures, in particular powder material. “High temperature stable” is to be understood as meaning, in particular, dimensionally stable and / or chemically resistant up to temperatures of at least 500 ° C., preferably up to temperatures of at least 360 ° C., particularly preferably up to temperatures of at least 900 ° C. It is conceivable that the carrier comprises components which are manufactured from a ceramic, a plastic or another material, for example for electrically and / or thermally insulated fixing of the carrier and / or individual components of the carrier.

Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt vor zumindest einem anderen Verfahrensschritt, in welchem der zumindest eine Grünling, insbesondere vollständig und/oder teilweise, gesintert wird, mit zumindest einer Durchgangsöffnung versehen. Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt mit einer Durchgangsöffnung versehen, welche von einem Rand des zumindest einem Grünlings beabstandet ist. Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt mit mehreren, insbesondere einem Muster an, Durchgangsöffnungen versehen. Die zumindest eine Durchgangsöffnung erstreckt sich vorzugsweise von einer größten Außenseite des zumindest einen Grünlings vollständig durch den zumindest einen Grünling. Vorzugsweise weist die zumindest eine Durchgangsöffnung eine abgerundete, insbesondere kreisrunde, viereckige, insbesondere quadratische, Außenkontur auf. Es ist denkbar, dass die zumindest eine Durchgangsöffnung eine polygonale oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Außenkontur aufweist. Es ist denkbar, dass der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt aus einem größeren Grünling herausgetrennt oder abgetrennt wird, insbesondere nach einem Einbringen von zumindest einer Durchgangsöffnung in den größeren Grünling. Vorzugsweise weist in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling eine Längserstreckung und/oder Quererstreckung auf, welche zumindest dreimal so groß ist wie eine Materialstärke, insbesondere Dicke, des zumindest einen Grünlings. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt aus dem zumindest einen Grünling der zumindest eine Träger hergestellt. Durch die zumindest eine Durchgangsöffnung wird der zumindest eine Grünling, insbesondere Träger, in zumindest einem Verfahrensschritt für ein Fluid von einer Außenseite des Grünlings, insbesondere des Trägers, zu einer weiteren Außenseite, insbesondere der Außenseite gegenüberliegenden weiteren Außenseite, des Grünlings, insbesondere Trägers, durchströmbar gemacht.The at least one green compact is preferably provided with at least one through opening in at least one method step before at least one other method step in which the at least one green compact is, in particular completely and / or partially, sintered. In at least one method step, the at least one green compact is preferably provided with a through opening which is spaced apart from an edge of the at least one green compact. The at least one green compact is preferably provided with a plurality of, in particular a pattern, through openings in at least one method step. The at least one through opening preferably extends completely through the at least one green compact from a largest outer side of the at least one green compact. The at least one through opening preferably has a rounded, in particular circular, square, in particular square, outer contour. It is conceivable that the at least one through opening has a polygonal or another outer contour that appears sensible to a person skilled in the art. It is conceivable that the at least one green compact is cut out or cut off from a larger green compact in at least one method step, in particular after at least one through opening has been made in the larger green compact. In at least one method step, the at least one green compact preferably has a longitudinal extent and / or transverse extent which is at least three times as great as a material thickness, in particular the thickness, of the at least one green compact. The at least one carrier is preferably produced from the at least one green compact in at least one method step. Through the at least one passage opening, the at least one green compact, in particular the carrier, is transferred in at least one method step for a fluid from an outside of the green compact, in particular the carrier, to a further outside, in particular the outer side opposite further outer side, of the green compact, in particular the carrier, made permeable to flow.

Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt entbindert. Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt gesintert. Vorzugweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling durch ein Entbindern und ein vollständiges Sintern zu einem starren, insbesondere porösen, Objekt, insbesondere dem Träger, ausgebildet. Vorzugsweise soll unter einem „im Wesentlichen vollständigen Sintern“ ein Sintern, insbesondere eine Erhitzung, eines Objektes verstanden werden, bis eine maximale Verdichtung durch das Erhitzen mit einer definierten, insbesondere von maximal 2500°C, bevorzugt von maximal 1500°C, besonders bevorzugt von maximal 1100°C, und von insbesondere minimal 700°C, Temperatur des das Objekt ausbildenden Materials abgeschlossen ist und insbesondere keine weitere Verdichtung durch das Erhitzen des das Objekt ausbildenden Materials mehr erreicht werden kann.The binder is preferably removed from the at least one green compact in at least one process step. The at least one green compact is preferably sintered in at least one method step. The at least one green compact is preferably formed into a rigid, in particular porous, object, in particular the carrier, by debinding and complete sintering in at least one method step. "Essentially complete sintering" should preferably be understood to mean sintering, in particular heating, of an object up to a maximum compression by heating with a defined, in particular a maximum of 2500 ° C., preferably a maximum of 1500 ° C., particularly preferably of a maximum of 1100 ° C., and in particular a minimum of 700 ° C., the temperature of the material forming the object is complete and in particular no further compression can be achieved by heating the material forming the object.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Strömungswiderstand des Trägers, insbesondere bezüglich des Brennstoffs und/oder des Oxidans, vorteilhaft niedrig gehalten werden, wobei eine Materialfestigkeit des Trägers vorteilhaft robust ausgebildet bleibt. Insbesondere kann ein vorteilhaft großer Flächenanteil eines auf dem Träger angeordneten Teils einer Brennstoffzelle, insbesondere Elektrode, während eines Betriebs der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit direkt mit einem Fluid versorgt werden. Es kann ein Träger hergestellt werden, welcher eine vorteilhaft gute Durchströmbarkeit mit vorteilhaft robusten Stabilisationseigenschaften kombiniert. Es kann eine vorteilhafte Materialersparnis erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Trägers erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Lebensdauer und eine vorteilhafte Leistung einer Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Gasdurchlässigkeit erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft kleine freie Abdampfoberfläche erzielt werden. Es kann ein vorteilhafter Gasstrom erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Gasverteilung erreicht werden.As a result of the configuration according to the invention, a flow resistance of the carrier, in particular with regard to the fuel and / or the oxidant, can advantageously be kept low, the material strength of the carrier advantageously remaining robust. In particular, an advantageously large surface area of a part of a fuel cell arranged on the carrier, in particular an electrode, can be supplied directly with a fluid during operation of the fuel cell and / or electrolyzer unit. A carrier can be produced which combines advantageously good permeability with advantageously robust stabilization properties. An advantageous saving in material can be achieved. An advantageously inexpensive method for producing a carrier can be achieved. An advantageous service life and an advantageous performance of a fuel cell and / or electrolyzer unit can be achieved. Advantageous gas permeability can be achieved. An advantageously small free evaporation surface can be achieved. An advantageous gas flow can be achieved. An advantageous gas distribution can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Durchgangsöffnung mittels eines Trennprozesses, insbesondere einer Laserbehandlung und/oder eines mechanischen Stanzens, eingebracht wird. Vorzugsweise soll unter einem Trennprozess ein Prozess verstanden werden, bei welchem zumindest ein, insbesondere wesentlicher, Teil eines Objekts von dem Objekt abgetrennt, insbesondere herausgetrennt, wird. Insbesondere unterscheidet sich ein Trennprozess von einem, insbesondere reinen, Verformungsprozess. Ein Trennprozess kann beispielsweise ein Stanzen, ein Prägen, ein Fräsen, ein Laserbohren, ein Laserschneiden o. dgl. sein. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit zumindest einer Durchgangsöffnung mittels zumindest eines Trennprozesses durch ein Abtrennen und/oder Heraustrennen zumindest eines Teils des Grünlings versehen. Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling in zumindest einem Verfahrensschritt mit mehreren, insbesondere einem Muster an, Durchgangsöffnungen mittels eines Trennprozesses, bevorzugt mittels eines Stanzens und/oder einer Laserbehandlung wie eines Laserbohrens oder eines Laserschneidens, versehen. Es kann ein vorteilhaft effizienter Verfahrensschritt erreicht werden, in welchem zumindest eine Durchgangsöffnung in einen vorteilhaft weichen Grünling energieeffizient eingebracht wird.It is also proposed that the at least one through opening be introduced by means of a separating process, in particular laser treatment and / or mechanical punching. A separation process should preferably be understood to mean a process in which at least one, in particular a substantial, part of an object is separated, in particular separated out, from the object. In particular, a separation process differs from a, in particular pure, deformation process. A separating process can be, for example, punching, embossing, milling, laser drilling, laser cutting or the like. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact is provided with at least one through opening by means of at least one separating process by severing and / or separating out at least a part of the green compact. The at least one green compact is preferably provided in at least one process step with several, in particular a pattern, through openings by means of a separating process, preferably by means of punching and / or laser treatment such as laser drilling or laser cutting. An advantageously efficient method step can be achieved in which at least one passage opening is introduced into an advantageously soft green compact in an energy-efficient manner.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling vor dem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere Funktionsschicht, versehen wird. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der Elektrodenanlegefläche des zumindest einen Grünlings 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 der Grünling, insbesondere der Träger, zumindest in einer zur Elektrodenanlegefläche senkrechten Richtung eine maximale Erstreckung, insbesondere Materialstärke oder Dicke, 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. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Elektrodenschicht auf den zumindest einen Grünling aufgebracht. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrodeneinheit zumindest teilweise auf den Träger aufgebracht und/oder mit dem Träger verbunden. Die zumindest eine weitere Schicht kann vorzugsweise eine funktionale Schicht zu einem Glätten und/oder Schützen des zumindest einen Grünlings, insbesondere einer Oberfläche des zumindest einen Grünling sein. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zumindest eine weitere Schicht beim Herstellen des Grünlings, insbesondere mittels Foliengießens und/oder Tape-Castings, insbesondere Blade-Castings, auf den zumindest einen Grünling aufgebracht. In zumindest einem Verfahrensschritt wird eine Durchgangsöffnung in den zumindest einen Grünling mit einer weiteren Schicht eingebracht. Vorzugsweise erstreckt sich die zumindest eine Durchgangsöffnung durch den zumindest einen Grünling und zumindest teilweise, bevorzugt zumindest zum Großteil, durch die zumindest eine weitere Schicht. Es können Herstellungseinzelschritte vorteilhaft zusammengelegt werden und insbesondere eine Herstellung eines Trägers mit vorteilhaft geringem Zeitaufwand durchgeführt werden. Insbesondere können alle Funktionsschichten der Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorteilhaft vorab gefertigt, insbesondere vorgeformt werden. Es kann eine vorteilhafte Teilpenetration der weiteren Schicht in die poröse Struktur des Grünlings erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Sinterungsschwindungskombination der zumindest zwei Schichten erreicht werden. Es kann eine vorteilhafte Kombination an Schichten durch Auswahl der Partikelgröße des Pulvers und/oder durch den Partikelfüllgrad des Slurrys, insbesondere der Suspension, erreicht werden.It is further proposed that, in at least one method step, the at least one green compact is provided with at least one further layer, in particular a functional layer, before the at least substantially complete sintering of the at least one green compact. A maximum extension of the electrode contact surface of the at least one green compact is preferably greater than a maximum extension of one of the, preferably all, functional layers. In particular, a maximum circumference of the electrode contact surface is greater than a maximum circumference of one of the, preferably all, functional layers. The green compact, in particular the carrier, preferably has a maximum extent, in particular material thickness or thickness, at least in a direction perpendicular to the electrode contact surface, which is greater than one layer thickness, preferably more than twice as large as one layer thickness, particularly preferably more than five times as much as large as a layer thickness, one of the functional layers, in particular all functional layers in common. At least one electrode layer is preferably applied to the at least one green compact in at least one method step. In particular, in at least one method step, the electrode unit is at least partially applied to the carrier and / or connected to the carrier. The at least one further layer can preferably be a functional layer for smoothing and / or protecting the at least one green compact, in particular a surface of the at least one green compact. Preferably, in at least one method step, the at least one further layer is applied to the at least one green compact during the production of the green compact, in particular by means of film casting and / or tape casting, in particular blade castings. In at least one method step, a through opening is made in the at least one green compact with a further layer. The at least one through opening preferably extends through the at least a green compact and at least partially, preferably at least for the most part, through the at least one further layer. Individual manufacturing steps can advantageously be combined and, in particular, a carrier can be manufactured with advantageously little expenditure of time. In particular, all functional layers of the fuel cell and / or electrolyser unit can advantageously be manufactured in advance, in particular preformed. An advantageous partial penetration of the further layer into the porous structure of the green body can be achieved. An advantageous sintering shrinkage combination of the at least two layers can be achieved. An advantageous combination of layers can be achieved through the selection of the particle size of the powder and / or through the degree of particle filling of the slurry, in particular the suspension.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling zusammen mit zumindest einer weiteren Schicht entbindert und/oder gesintert wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit zumindest einer weiteren Schicht zu einem Entbindern erhitzt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit zumindest einer weiteren Schicht zu einem zumindest teilweisen, bevorzugt zu einem vollständigen, Sintern erhitzt. Vorzugsweise wird der zumindest eine Grünling bei einem Entbindern mit einer geringeren Temperatur erhitzt als bei einem Sintern und/oder über eine kürzere Zeitdauer als bei dem Sintern. Vorzugsweise wird die Außenkontur der zumindest einen Durchgangsöffnung durch den zumindest einen Grünling, und insbesondere durch die zumindest eine weitere Schicht, in zumindest einem Verfahrensschritt durch ein Sintern und/oder Entbindern verfestigt. Es kann eine vorteilhafte Zeitersparnis erreicht werden. Es können vorteilhafte Materialverdichtungssynergieeigenschaften des Grünlings mit einer weiteren Funktionsschicht ausgenutzt werden. Es kann eine vorteilhaft stabile Verbindung einer weiteren Schicht an dem gesinterten Grünling, insbesondere dem Träger, erreicht werden.Furthermore, it is proposed that the at least one green compact be debinded and / or sintered together with at least one further layer in at least one method step. The at least one green compact with at least one further layer is preferably heated for debinding in at least one method step. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact with at least one further layer is heated for at least partial, preferably complete, sintering. The at least one green compact is preferably heated at a lower temperature during debinding than during sintering and / or over a shorter period of time than during sintering. The outer contour of the at least one through opening is preferably solidified by the at least one green compact, and in particular by the at least one further layer, in at least one method step by sintering and / or debinding. An advantageous time saving can be achieved. Advantageous material compression synergy properties of the green compact can be used with a further functional layer. An advantageously stable connection of a further layer to the sintered green compact, in particular the carrier, can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling entbindert wird und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit zumindest einer Schutzschicht, insbesondere gegen unerwünschte Diffusionsvorgänge, versehen wird. Vorzugsweise ist der zumindest eine Grünling zumindest teilweise aus Chrom ausgebildet und/oder weist zumindest einen Chromanteil auf. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine zusätzliche Funktionsschicht als Schutzschicht gegen Diffusionsvorgänge auf den Grünling und/oder auf eine weitere Schicht am Grünling aufgebracht. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zusätzliche Funktionsschicht als Schutzschicht gegen eine Chromabdampfung auf den zumindest einen Grünling aufgebracht. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zusätzliche Funktionsschicht als Schutzschicht gegen eine Chromabdampfung auf den zumindest einen Grünling vor einem, insbesondere im Wesentlichen vollständigen, Sintern und nach einem zumindest teilweisen Entbindern aufgebracht. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt die Elektrodenschicht zusammen mit der Schutzschicht auf den Grünling aufgebracht. Insbesondere wird die Schutzschicht an der Elektrodenanlegefläche angeordnet, insbesondere zwischen der Elektrodeneinheit und dem Grünling, insbesondere dem Träger. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt die zusätzliche Schutzschicht als Teil der Elektrodenschicht ausgebildet. Insbesondere werden in dem zumindest einem Verfahrensschritt die zumindest eine Funktionsschicht und die Schutzschicht übereinander an dem Grünling angeordnet, insbesondere aneinander fixiert. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Durchgangsöffnung durch den zumindest einen Grünling und durch die zumindest eine Schutzschicht ausgebildet. Insbesondere wird der Grünling zusammen mit der Schutzschicht mit zumindest einer Durchgangsöffnung versehen. Vorzugsweise wird die Außenkontur der zumindest einen Durchgangsöffnung durch den zumindest einen Grünling, und insbesondere durch die zumindest eine Schutzschicht, insbesondere im grünen Zustand, in zumindest einem Verfahrensschritt durch ein Sintern und/oder Entbindern verfestigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Verfahren in vorteilhaft wenigen Einzelschritten und/oder mit vorteilhaft geringem Zeitaufwand durchgeführt werden. Es kann ein vorteilhafter Schutz gegen eine Chromabdampfung erreicht werden. Es kann ein vorteilhaft langlebiger Träger hergestellt werden. Es kann eine vorteilhafte Durchdringung und eine vorteilhafte Beschichtbarkeit des Grünlings mit der Schutzschicht erreicht werden.Furthermore, it is proposed that binder be removed from the at least one green compact in at least one method step and that the at least one green compact is provided with at least one protective layer, in particular against undesired diffusion processes, in a subsequent method step. The at least one green compact is preferably formed at least partially from chromium and / or has at least a proportion of chromium. Preferably, in at least one method step, an additional functional layer is applied as a protective layer against diffusion processes on the green compact and / or on a further layer on the green compact. In particular, in at least one method step, the additional functional layer is applied to the at least one green compact as a protective layer against chromium evaporation. In particular, in at least one method step, the additional functional layer is applied as a protective layer against chromium evaporation on the at least one green compact before, in particular essentially complete, sintering and after at least partial debinding. In particular, in at least one method step, the electrode layer is applied to the green compact together with the protective layer. In particular, the protective layer is arranged on the electrode contact surface, in particular between the electrode unit and the green compact, in particular the carrier. The additional protective layer is preferably formed as part of the electrode layer in at least one method step. In particular, in the at least one method step, the at least one functional layer and the protective layer are arranged one above the other on the green compact, in particular fixed to one another. Preferably, in at least one method step, a through opening is formed through the at least one green compact and through the at least one protective layer. In particular, the green compact is provided with at least one through opening together with the protective layer. The outer contour of the at least one through opening is preferably solidified by the at least one green compact, and in particular by the at least one protective layer, in particular in the green state, in at least one method step by sintering and / or debinding. As a result of the configuration according to the invention, the method can advantageously be carried out in a few individual steps and / or with an advantageously low expenditure of time. An advantageous protection against chromium evaporation can be achieved. An advantageously long-lived carrier can be produced. An advantageous penetration and an advantageous coatability of the green body with the protective layer can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling aus einem flächigen Grünlingsband herausgetrennt wird. Vorzugsweise werden in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling, insbesondere mehrere gleich geformte Grünlinge, aus einem flächigen Grünlingsband herausgetrennt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mittels zumindest eines Trennprozesses aus dem flächigen Grünlingsband herausgetrennt. Es kann eine vorteilhafte Produktionskontinuität erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft homogene Grünlingsgeometrie verschiedener Grünlinge erreicht werden.It is further proposed that the at least one green compact is separated from a flat green compact strip in at least one method step. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact, in particular a plurality of identically shaped green compacts, is separated from a flat green compact strip. The at least one green compact is preferably cut out of the flat green compact strip by means of at least one cutting process in at least one method step. Advantageous production continuity can be achieved. An advantageously homogeneous green compact geometry of different green compacts can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Dauerverfahrensschritt das zumindest eine flächige Grünlingsband hergestellt und/oder bearbeitet wird. Vorzugsweise wird das flächige Grünlingsband in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in dem Dauerverfahrensschritt, mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade-Casting hergestellt. Vorzugsweise wird das zumindest eine Grünlingsband in dem Dauerverfahrensschritt mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere Elektrodenschicht und/oder Schutzschicht, versehen. Vorzugsweise wird das zumindest eine Grünlingsband in dem Dauerverfahrensschritt dauerhaft, insbesondere in einem fortwährenden Prozess, hergestellt. Vorzugsweise soll unter einem „Dauerverfahrensschritt“ ein Verfahrensschritt verstanden werden, welcher sich über einen Zeitraum erstreckt, welcher sich über zumindest ein Drittel der Zeitdauer des gesamten, insbesondere erfindungsgemäßen Verfahrens erstreckt, und/oder in periodischen Abständen über zumindest ein Drittel der Zeitdauer des gesamten, insbesondere erfindungsgemäßen Verfahrens, wiederholt wird. Vorzugsweise wird in dem Dauerverfahrensschritt ein Vorrat an Slurry aus dem Metallpulver und/oder dem Keramikpulver insbesondere mit dem Anteil an zumindest dem Bindermaterial, insbesondere wasserbasiert oder polymerbasiert, insbesondere mit Lösemittel, hergestellt. Vorzugsweise wird aus dem Vorrat an Slurry in dem Dauerverfahrensschritt das zumindest eine flächige Grünlingsband hergestellt. Vorzugsweise wird das zumindest eine flächige Grünlingsband in dem zumindest einen Dauerverfahrensschritt mit einer weiteren Schicht, insbesondere der Elektrodenschicht und/oder der Schutzschicht, versehen. Vorzugsweise wird das zumindest eine flächige Grünlingsband in dem zumindest einen Dauerverfahrensschritt gestückelt und/oder entbindert und/oder gesintert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann der Träger vorteilhaft massenproduktionstauglich und/oder vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.It is also proposed that the at least one flat strip of green compacts is produced and / or processed. The flat green compact strip is preferably produced in at least one method step, in particular in the continuous method step, by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting. The at least one green compact strip is preferably provided with at least one further layer, in particular an electrode layer and / or protective layer, in the continuous process step. The at least one green compact strip is preferably produced permanently in the continuous process step, in particular in a continuous process. A “continuous process step” should preferably be understood to mean a process step which extends over a period of time which extends over at least a third of the duration of the entire, in particular inventive method, and / or at periodic intervals over at least a third of the duration of the entire, in particular method according to the invention, is repeated. In the continuous process step, a supply of slurry is preferably produced from the metal powder and / or the ceramic powder, in particular with the proportion of at least the binder material, in particular water-based or polymer-based, in particular with solvent. The at least one flat green compact strip is preferably produced from the stock of slurry in the continuous process step. The at least one flat green compact strip is preferably provided with a further layer, in particular the electrode layer and / or the protective layer, in the at least one continuous process step. The at least one flat green compact strip is preferably cut into pieces and / or debindered and / or sintered in the at least one continuous process step. As a result of the configuration of the method according to the invention, the carrier can advantageously be made suitable for mass production and / or advantageously inexpensively.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in dem zumindest einem Dauerverfahrensschritt das zumindest eine flächige Grünlingsband mit der zumindest einen Durchgangsöffnung versehen wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt das zumindest eine Grünlingsband, insbesondere mit zumindest einer weiteren Schicht, mit zumindest einer Durchgangsöffnung versehen. Vorzugsweise wird das zumindest eine Grünlingsband in zumindest einem Verfahrensschritt mit einem Muster an Durchgangsöffnungen versehen. Insbesondere wird das zumindest eine Grünlingsband durch zumindest eine Bearbeitungsstation geführt, in welcher das zumindest einen Grünlingsband mit zumindest einer Durchgangsöffnung, insbesondere einem Muster an Durchgangsöffnungen, versehen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann die metallgestützte Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit vorteilhaft massenproduktionstauglich und/oder vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann der Träger vorab gefertigt werden. Insbesondere kann der Träger als insbesondere standardisiertes Halbzeug realisiert werden.It is further proposed that in the at least one continuous process step the at least one flat green compact strip is provided with the at least one through opening. Preferably, in at least one method step, the at least one green compact strip, in particular with at least one further layer, is provided with at least one through opening. The at least one green compact strip is preferably provided with a pattern of through openings in at least one method step. In particular, the at least one green compact belt is guided through at least one processing station in which the at least one green compact belt is provided with at least one passage opening, in particular a pattern of passage openings. As a result of the configuration of the method according to the invention, the metal-supported fuel cell and / or electrolyser unit can advantageously be manufactured in a manner suitable for mass production and / or advantageously inexpensively. In particular, the carrier can be manufactured in advance. In particular, the carrier can be implemented as a standardized semifinished product.

Ferner wird ein Träger vorgeschlagen, welcher durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Trägers hergestellt ist.Furthermore, a carrier is proposed which is produced by a method according to the invention for producing a carrier.

Ferner wird eine Brennstoffzelle, insbesondere Festoxidbrennstoffzelle, vorgeschlagen mit zumindest einem erfindungsgemäßen Träger.Furthermore, a fuel cell, in particular a solid oxide fuel cell, is proposed with at least one carrier according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren, der erfindungsgemäße Träger und/oder die erfindungsgemäße Brennstoffzelle soll/en hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann/können das erfindungsgemäße Verfahren, der erfindungsgemäße Träger und/oder die erfindungsgemäße Brennstoffzelle 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.The method according to the invention, the carrier according to the invention and / or the fuel cell according to the invention should not be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the method according to the invention, the carrier according to the invention and / or the fuel cell according to the invention can have a number that differs from a number of individual elements, components and units as well as method steps mentioned herein in order to fulfill a functionality described herein. In addition, in the case of the value ranges specified in this disclosure, values lying within the stated limits should also be considered disclosed and can be used as required.

FigurenlisteFigure list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel 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.Further advantages emerge from the following description of the drawings. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

  • 1 Einen Teil einer erfindungsgemäßen Brennstoffzelle mit einem Träger in einer schematischen Darstellung und
  • 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Trägers in einer schematischen Darstellung.
Show it:
  • 1 A part of a fuel cell according to the invention with a carrier in a schematic representation and
  • 2 a method according to the invention for producing the carrier in a schematic representation.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt einen Teil einer Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 10, insbesondere eine Festoxidbrennstoffzelleneinheit, mit zumindest einem Träger 12. 1 shows part of a fuel cell and / or electrolyzer unit 10 , in particular a solid oxide fuel cell unit, with at least one carrier 12th .

Die geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 10 umfasst eine Elektrodeneinheit 24 mit drei Funktionsschichten 20. Die Elektrodeneinheit 24 umfasst zwei Elektrodenschichten 16, 16', insbesondere zu einer Verwendung als Kathode und/oder Anode. Eine Elektrodenschicht 16, 16' ist als Oxidanselektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Oxidans und/oder einem Spaltprodukt, ausgebildet. Eine Elektrodenschicht 16, 16' ist als Brennstoffelektrode, insbesondere zu einem Kontakt mit dem Brennstoff und/oder einem weiteren Spaltprodukt, ausgebildet. Die Elektrodeneinheit 24 umfasst eine Elektrolyseschicht 18, insbesondere als Trennschicht für die Elektrodenschichten 16, 16'. Die Elektrolyseschicht 18 ist zwischen den Elektrodenschichten 16, 16' angeordnet.The supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit 10 includes an electrode unit 24 with three Functional layers 20th . The electrode unit 24 comprises two electrode layers 16 , 16 ' , in particular for use as a cathode and / or anode. An electrode layer 16 , 16 ' is designed as an oxidant electrode, in particular for contact with the oxidant and / or a cleavage product. An electrode layer 16 , 16 ' is designed as a fuel electrode, in particular for contact with the fuel and / or another fission product. The electrode unit 24 comprises an electrolysis layer 18th , in particular as a separating layer for the electrode layers 16 , 16 ' . The electrolysis layer 18th is between the electrode layers 16 , 16 ' arranged.

Die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 10 umfasst zumindest eine Schutzschicht 22. Die Schutzschicht 22 ist zwischen dem Träger 12 und der Elektrodeneinheit 24 angeordnet, insbesondere zu einem Schutz gegen unerwünschte Diffusionsvorgänge. Die Schutzschicht 22 ist dazu vorgesehen, ein Abdampfen von Chrom zumindest zu reduzieren, bevorzugt zu unterbinden.The fuel cell and / or electrolyzer unit 10 comprises at least one protective layer 22nd . The protective layer 22nd is between the carrier 12th and the electrode unit 24 arranged, in particular to protect against undesirable diffusion processes. The protective layer 22nd is intended to at least reduce evaporation of chromium, preferably to prevent it.

Der Träger 12 umfasst zumindest eine Durchgangsöffnung 14, 14', 14'', 14'''. In 1 sind vier Durchgangsöffnungen 14, 14', 14'', 14''' gezeigt. Die zumindest eine Durchgangsöffnung 14, 14', 14'', 14''' erstreckt sich senkrecht zu einer maximalen Erstreckung, insbesondere parallel zu einer längsten Seite eines kleinsten Quaders, welcher den Träger 12 gerade noch vollständig umschließt, des zumindest einen Trägers 12 durch den Träger 12. Die zumindest eine Durchgangsöffnung 14, 14', 14", 14''' erstreckt sich senkrecht zu einer maximalen Erstreckung, insbesondere parallel zu einer längsten Seite eines kleinsten Quaders, welcher den Träger 12 gerade noch vollständig umschließt, der zumindest einen Schutzschicht 22 durch die Schutzschicht 22. Die zumindest eine Durchgangsöffnung 14, 14', 14'', 14''' ist dazu vorgesehen, eine fluidische, insbesondere gasfluidische, Versorgung der Elektrodeneinheit 24 durch den Träger 12 und die Schutzschicht 22 zu gewährleisten.The carrier 12th comprises at least one through opening 14th , 14 ' , 14 '' , 14 ''' . In 1 are four through holes 14th , 14 ' , 14 '' , 14 ''' shown. The at least one through opening 14th , 14 ' , 14 '' , 14 ''' extends perpendicular to a maximum extent, in particular parallel to a longest side of a smallest cuboid, which the carrier 12th just completely encloses the at least one carrier 12th by the carrier 12th . The at least one through opening 14th , 14 ' , 14 " , 14 ''' extends perpendicular to a maximum extent, in particular parallel to a longest side of a smallest cuboid, which the carrier 12th just completely encloses the at least one protective layer 22nd through the protective layer 22nd . The at least one through opening 14th , 14 ' , 14 '' , 14 ''' is provided for this purpose, a fluid, in particular gas-fluid, supply of the electrode unit 24 by the carrier 12th and the protective layer 22nd to ensure.

Der Träger 12 ist durch ein Verfahren 26 hergestellt, welches beispielhaft in 2 dargestellt ist. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Dauerherstellungsschritt 28, wird über eine definierte Zeitdauer t1 ein Slurry aus einem Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 %, insbesondere und aus einem Bindermaterial, insbesondere mit einem Lösemittel, erzeugt. Das zumindest eine Bindermittel kann wasserbasiert oder polymerbasiert sein. Das Verfahren 26 zur Herstellung eines Trägers 12, insbesondere einer Trägerfolie, für eine geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 10, insbesondere Festoxidbrennstoffzelleneinheit, ist beispielhaft in 2 gezeigt. Insbesondere ist die Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit 10 geträgert, insbesondere metallgeträgert, ausgebildet.The carrier 12th is through a process 26th manufactured, which is exemplified in 2 is shown. In at least one process step, in particular a permanent production step 28 , a slurry of a metal and / or ceramic powder with a minimum mass fraction of more than 70%, in particular and of a binder material, in particular with a solvent, is generated over a defined period of time t1. The at least one binder can be water-based or polymer-based. The procedure 26th for the production of a carrier 12th , in particular a carrier film, for a supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyzer unit 10 , in particular solid oxide fuel cell unit, is exemplified in 2 shown. In particular, the fuel cell and / or electrolyzer unit 10 supported, in particular metal-supported, formed.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Dauerherstellungsschritt 28, wird das Slurry zu einem flächigen Grünling verarbeitet. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Dauerherstellungsschritt 28, wird das Slurry mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade- Casting, zu einer flächigen Masse verarbeitet. In zumindest einem Dauerverfahrensschritt, insbesondere dem Dauerherstellungsschritt 28, wird das zumindest eine flächige Grünlingsband, insbesondere aus dem Slurry mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade-Casting, hergestellt.In at least one process step, in particular a permanent production step 28 , the slurry is processed into a flat green compact. In at least one process step, in particular the permanent production step 28 , the slurry is processed into a flat mass by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting. In at least one permanent process step, in particular the permanent production step 28 , the at least one flat green compact strip is produced, in particular from the slurry, by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Trennschritt 30, wird der zumindest eine Grünling, insbesondere mit einer definierten Dicke, aus einem flächigen Grünlingsband, insbesondere mit der definierten Dicke, herausgetrennt, insbesondere mittels eines Trennverfahrens. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Trennschritt 30, wird zumindest ein Grünling aus dem Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 % erzeugt, insbesondere aus dem Grünlingsband herausgetrennt.In at least one process step, in particular a separation step 30th , the at least one green compact, in particular with a defined thickness, is separated from a flat green compact strip, in particular with the defined thickness, in particular by means of a cutting process. In at least one process step, in particular the separation step 30th , at least one green compact is produced from the metal and / or ceramic powder with a minimum mass fraction of more than 70%, in particular separated from the green compact strip.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Schichtschritt 32, wird der zumindest eine Grünling vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere einer der Funktionsschichten 20, versehen. Die zumindest eine weitere Schicht, wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Schichtschritt 32, mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade-Casting, auf den zumindest einen Grünling aufgebracht. Die zumindest eine weitere Schicht, wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Schichtschritt 32, mittels Foliengießen und/oder Tape-Casting, insbesondere Blade-Casting, auf eine größte Außenseite des zumindest einen Grünlings aufgebracht. Die zumindest eine weitere Schicht wird aus einem Slurry, insbesondere Metall- und/oder Keramikpulver, aus einem Bindermaterial, insbesondere mit einem Lösemittel, hergestellt.In at least one process step, in particular a layer step 32 , the at least one green compact is prior to an at least substantially complete sintering of the at least one green compact with at least one further layer, in particular one of the functional layers 20th , Mistake. The at least one further layer is produced in at least one method step, in particular the layer step 32 , applied to the at least one green compact by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting. The at least one further layer is produced in at least one method step, in particular the layer step 32 , by means of film casting and / or tape casting, in particular blade casting, applied to a largest outer side of the at least one green body. The at least one further layer is produced from a slurry, in particular metal and / or ceramic powder, from a binder material, in particular with a solvent.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Entbinderschritt 34, wird der zumindest eine Grünling entbindert. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Entbinderschritt 34, wird das Bindermaterial durch ein Erhitzen aus dem zumindest einen Grünling entfernt.In at least one process step, in particular a debinding step 34 , the at least one green compact is debonded. In at least one process step, in particular the debinding step 34 , the binder material is removed from the at least one green compact by heating.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Schutzschritt 36, insbesondere in einem dem Entbinderschritt 34 nachfolgenden Schutzschritt 36, insbesondere dem Schutzschritt 36, wird der zumindest eine Grünling mit der zumindest einen Schutzschicht 22, insbesondere gegen unerwünschte Diffusionsvorgänge, versehen. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Schutzschritt 36, die zumindest eine Schutzschicht 22 auf die zumindest eine weitere Schicht, insbesondere Funktionsschicht 20, aufgebracht.In at least one process step, in particular a protective step 36 , especially in one of the debinding step 34 subsequent Protective step 36 , especially the protection step 36 , the at least one green compact with the at least one protective layer 22nd , especially against unwanted diffusion processes. In particular, in at least one method step, in particular the protection step 36 who have at least one protective layer 22nd onto the at least one further layer, in particular the functional layer 20th , upset.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Lochschritt 38, wird der zumindest eine Grünling vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer Durchgangsöffnung 14, 14', 14", 14''' versehen. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Lochschritt 38, wird die zumindest eine Durchgangsöffnung 14, 14', 14", 14'", insbesondere in den Grünling, mittels eines Trennprozesses, insbesondere einer Laserbehandlung und/oder einem mechanischen Stanzen, eingebracht.In at least one process step, in particular a hole step 38 , the at least one green compact before an at least substantially complete sintering of the at least one green compact with at least one through-opening 14th , 14 ' , 14 " , 14 ''' Mistake. In at least one process step, in particular the piercing step 38 , the at least one through opening 14th , 14 ' , 14 " , 14 '" , in particular in the green compact, introduced by means of a separating process, in particular a laser treatment and / or mechanical punching.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere einem Heizschritt 40, welcher insbesondere nach dem zumindest einen Schichtschritt 32 ausgeführt wird, wird der zumindest eine Grünling zusammen mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere einer der Funktionsschichten 20, entbindert und/oder gesintert. In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere dem Heizschritt 40, wird der zumindest eine Grünling durch ein Erhitzen entbindert und/oder gesintert, insbesondere bis zu einer definierten Dichte und/oder Porosität gebrannt/erhitzt.In at least one process step, in particular a heating step 40 , which in particular after the at least one layer step 32 is carried out, the at least one green compact is carried out together with at least one further layer, in particular one of the functional layers 20th , debonded and / or sintered. In at least one process step, in particular the heating step 40 , the at least one green compact is debinded and / or sintered by heating, in particular burned / heated to a defined density and / or porosity.

Insbesondere werden der Trennschritt 30, der Schichtschritt 32, der Entbinderschritt 34, der Schutzschritt 36, der Lochschritt 38 und der Heizschritt 40 in beliebiger Reihenfolge, insbesondere unter Einhaltung der Einschränkung, dass der Schutzschritt 36 nach dem Entbinderschritt 34 und, insbesondere ein Heizschritt 40 mit einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern als letzter Verfahrensschritt, durchgeführt wird, wiederholt, insbesondere für verschiedene Grünlinge, durchgeführt zumindest über die Zeitdauer t1 des Dauerherstellungsschritts 28. Denkbar ist, dass das gesamte Verfahren 26, insbesondere alle Verfahrensschritte, als Endlosverfahren durchgeführt wird. Insbesondere kann ein Teil eines Heizschritts 40 mit einem Teilsintern oder einem Ansintern als Teil jedes anderen Verfahrensschritts erfolgen.In particular, the separation step 30th , the layer step 32 , the debinding step 34 , the protective step 36 , the hole crotch 38 and the heating step 40 in any order, especially in compliance with the restriction that the protective step 36 after the debinding step 34 and, in particular, a heating step 40 with an at least substantially complete sintering as the last method step, is carried out repeatedly, in particular for different green compacts, carried out at least over the period t1 of the permanent production step 28 . It is conceivable that the entire procedure 26th , in particular all process steps, is carried out as an endless process. In particular, part of a heating step 40 with partial sintering or partial sintering as part of any other process step.

Es ist denkbar, dass das zumindest eine Grünlingsband in dem Dauerherstellungsschritt 28 in zumindest zwei Abschnitte eingeteilt, insbesondere teilgetrennt und/oder geformt, wie etwa eingekerbt, wird. Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 jeder Abschnitt des Grünlingsbands einen Grünling ausbildet, welcher Teil des Grünlingsbands ist.It is conceivable that the at least one green compact belt in the permanent production step 28 divided into at least two sections, in particular partially separated and / or shaped, such as notched. It is conceivable that in the permanent production step 28 each section of the green compact belt forms a green compact which is part of the green compact belt.

Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 das zumindest eine Grünlingsband vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Abschnitts des zumindest einen Grünlingsbands mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere Funktionsschicht 20, insbesondere analog zu der Schicht aus dem Schichtschritt 32, versehen wird.It is conceivable that in the permanent production step 28 the at least one green compact strip prior to an at least substantially complete sintering of the at least one section of the at least one green compact strip with at least one further layer, in particular a functional layer 20th , in particular analogous to the layer from the layer step 32 , is provided.

Es ist denkbar, dass der zumindest eine Abschnitt und/oder zumindest ein weiterer Abschnitt des Grünlingsbands in dem Dauerherstellungsschritt 28 entbindert wird, insbesondere durch ein Erhitzen.
Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 der zumindest eine Abschnitt und/oder der zumindest eine weitere Abschnitt des Grünlingsbands nach einem Entbindern mit der zumindest einen Schutzschicht 22 versehen wird. Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 die zumindest eine Schutzschicht 22 in dem zumindest einen Abschnitt des Grünlingsbands nach einem Entbindern auf die zumindest eine weitere Schicht, insbesondere Funktionsschicht 20, aufgebracht wird.It is conceivable that the at least one section and / or at least one further section of the green compact strip in the permanent production step 28 is debindered, in particular by heating.
It is conceivable that in the permanent production step 28 the at least one section and / or the at least one further section of the green compact strip after debinding with the at least one protective layer 22nd is provided. It is conceivable that in the permanent production step 28 the at least one protective layer 22nd in the at least one section of the green compact strip after binder removal onto the at least one further layer, in particular the functional layer 20th , is applied.

In zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere in zumindest einem Dauerverfahrensschritt, insbesondere dem Dauerherstellungsschritt 28, wird das zumindest eine flächige Grünlingsband mit der zumindest einen Durchgangsöffnung 14, 14', 14", 14''' versehen.In at least one process step, in particular in at least one continuous process step, in particular the continuous production step 28 , the at least one flat strip of green compacts with the at least one through opening 14th , 14 ' , 14 " , 14 ''' Mistake.

Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 der zumindest eine Abschnitt und/oder der zumindest eine weitere Abschnitt und/oder zumindest ein zusätzlicher Abschnitt des Grünlingsbands vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Abschnitts und/oder des zumindest eine weiteren Abschnitts und/oder des zumindest einen zusätzlichen Abschnitts des Grünlingsbands mit zumindest einer Durchgangsöffnung 14, 14', 14", 14" versehen wird insbesondere mittels eines Trennprozesses, insbesondere einer Laserbehandlung und/oder eines mechanischen Stanzens.It is conceivable that in the permanent production step 28 the at least one section and / or the at least one further section and / or at least one additional section of the green compact strip prior to an at least substantially complete sintering of the at least one section and / or the at least one further section and / or the at least one additional section of the green compact strip with at least one through opening 14th , 14 ' , 14 " , 14 " is provided in particular by means of a separating process, in particular laser treatment and / or mechanical punching.

Es ist denkbar, dass in dem Dauerherstellungsschritt 28 der zumindest eine Abschnitt und/oder der zumindest eine weitere Abschnitt und/oder der zumindest eine zusätzliche Abschnitt des Grünlingsbands, insbesondere durch ein Erhitzen, entbindert und/oder gesintert, insbesondere bis zu einer definierten Dichte und/oder Porosität gebrannt/erhitzt, wird.It is conceivable that in the permanent production step 28 the at least one section and / or the at least one further section and / or the at least one additional section of the green compact strip is debinded and / or sintered, in particular fired / heated to a defined density and / or porosity, in particular by heating.

Es ist denkbar, dass der Dauerherstellungsschritt 28 zumindest im Wesentlichen als Endlosschritt, insbesondere zumindest über eine definierte Zeitdauer, wie beispielsweise ein Arbeitstag, oder eine Ergiebigkeitsdauer eines Slurrys, durchgeführt wird. Es ist denkbar, dass die Zeitdauer eines Endlosschritts von einer Dimensionierbarkeit eines Tape-Castings, insbesondere eines Blade-Castings, und/oder eines Foliengießens für definierte Slurrys, insbesondere Slurrymengen, abhängt.It is conceivable that the permanent manufacturing step 28 is carried out at least essentially as an endless step, in particular at least over a defined period of time, such as, for example, a working day or a productivity period of a slurry. It is conceivable that the duration of an endless step depends on the dimensionability of a tape casting, in particular a blade casting, and / or a film casting for defined slurries, in particular slurry quantities.

Es ist denkbar, dass die Durchgangsöffnungen 14, 14', 14'', 14''' in einem grünen Zustand des Trägers in den Träger und/oder weitere auf den Träger, insbesondere Grünling des Trägers, aufgebrachte Schichten eingebracht werden.It is conceivable that the through openings 14th , 14 ' , 14 '' , 14 ''' in a green state of the carrier in the carrier and / or further layers applied to the carrier, in particular the green compact of the carrier.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Trägers (12), insbesondere einer Trägerfolie, für eine vorzugsweise geträgerte, insbesondere metallgeträgerte, Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit (10), insbesondere Festoxidbrennstoffzelleneinheit, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Grünling aus Metall- und/oder Keramikpulver mit einem minimalen Massenanteil von mehr als 70 % erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling vor einem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer Durchgangsöffnung (14, 14', 14'', 14''') versehen wird.Method for producing a carrier (12), in particular a carrier film, for a preferably supported, in particular metal-supported, fuel cell and / or electrolyser unit (10), in particular solid oxide fuel cell unit, with at least one green compact made of metal and / or ceramic powder with at least one process step a minimum mass fraction of more than 70% is produced, characterized in that in at least one method step the at least one green compact before an at least substantially complete sintering of the at least one green compact with at least one through opening (14, 14 ', 14 ", 14''') is provided. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Durchgangsöffnung (14, 14', 14'', 14''') mittels eines Trennprozesses, insbesondere einer Laserbehandlung und/oder einem mechanischen Stanzen, eingebracht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one through opening (14, 14 ', 14 ", 14"') is introduced by means of a separating process, in particular laser treatment and / or mechanical punching. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling vor dem zumindest im Wesentlichen vollständigen Sintern des zumindest einen Grünlings mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere Funktionsschicht (20), versehen wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in at least one method step the at least one green compact is provided with at least one further layer, in particular a functional layer (20), before the at least substantially complete sintering of the at least one green compact. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling zusammen mit zumindest einer weiteren Schicht entbindert und/oder gesintert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one method step the at least one green compact is debinded and / or sintered together with at least one further layer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling entbindert wird und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling mit zumindest einer Schutzschicht (22), insbesondere gegen unerwünschte Diffusionsvorgänge, versehen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the binder is removed from the at least one green compact in at least one method step and the at least one green compact is provided with at least one protective layer (22), in particular against undesired diffusion processes, in a subsequent method step. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der zumindest eine Grünling aus einem flächigen Grünlingsband herausgetrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one green compact is separated from a flat green compact strip in at least one method step. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Dauerverfahrensschritt das zumindest eine flächige Grünlingsband hergestellt und/oder bearbeitet wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the at least one flat green compact strip is produced and / or processed in at least one continuous process step. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zumindest einem Dauerverfahrensschritt das zumindest eine flächige Grünlingsband mit der zumindest einen Durchgangsöffnung (14, 14', 14'', 14''') versehen wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that in the at least one continuous process step the at least one flat green compact strip is provided with the at least one through opening (14, 14 ', 14 ", 14"'). Träger hergestellt durch ein Verfahren (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Carrier produced by a method (26) according to one of the preceding claims. Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseureinheit, insbesondere Festoxidbrennstoffzelle, mit zumindest einem Träger (12) nach Anspruch 9.Fuel cell and / or electrolyzer unit, in particular solid oxide fuel cell, with at least one carrier (12) after Claim 9 .
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