DE102021121983A1 - Ceramic component and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Keramikbauteil (1) einen Keramikkörper (2) mit einer Funktionskeramik und eine Markierung (3). Die Markierung (3) ist mindestens bis zu einer Temperatur von 600 °C temperaturbeständig und umfasst ein Markierungsglas (30).In at least one embodiment, the ceramic component (1) comprises a ceramic body (2) with a functional ceramic and a marking (3). The marking (3) is temperature-resistant at least up to a temperature of 600° C. and comprises a marking glass (30).
Description
Es wird ein Keramikbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Keramikbauteils angegeben.A ceramic component is specified. In addition, a method for producing such a ceramic component is specified.
Die Druckschrift J. Schilm et al., „Glass ceramics sealants for SOFC interconnects based on a high chromium sinter alloy“, Int. J Appl. Ceram Technol., 2018, Seiten 239 bis 254, DOI: 10.1111/ijac.12811, betrifft Glaskeramiken für Festoxidbrennstoffzellen.The publication J. Schilm et al., "Glass ceramics sealants for SOFC interconnects based on a high chromium sinter alloy", Int. J appl. Ceram Technol., 2018, pages 239 to 254, DOI: 10.1111/ijac.12811 relates to glass-ceramics for solid oxide fuel cells.
Die Druckschrift D. Faidel et al., „Glass sealing materials and laser joining process development for fuel cell stack manufacturing“, Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2010, 41, No. 11, Seiten 914 bis 924, DOI: 10.1002/mawe.201000685, betrifft Fügeprozesse für die Brennstoffzellenfertigung.The publication D. Faidel et al., "Glass sealing materials and laser joining process development for fuel cell stack manufacturing", Mat.-wiss. and materials tech. 2010, 41, no. 11, pages 914 to 924, DOI: 10.1002/mawe.201000685, relates to joining processes for fuel cell production.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Keramikbauteil so zu kennzeichnen, dass eine auch nach einer Temperaturbehandlung noch lesbare, vorzugsweise maschinenlesbare, Markierung entsteht, wodurch das Keramikbauteil in der Herstellung und Verwendung nachverfolgbar ist.One problem to be solved is to mark a ceramic component in such a way that a marking that is still legible, preferably machine-readable, is produced even after a temperature treatment, as a result of which the ceramic component can be traced in its manufacture and use.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Keramikbauteil und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved, inter alia, by a ceramic component and by a method having the features of the independent patent claims. Preferred developments are the subject matter of the dependent claims.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Keramikbauteil einen Keramikkörper mit mindestens einer Funktionskeramik sowie eine Markierung. Die Markierung ist mindestens bis zu einer Temperatur von 600 °C temperaturbeständig und umfasst mindestens ein Markierungsglas. Die Begriffe Markierung und Kennzeichnung können vorliegend synonym verwendet sein.In at least one embodiment, the ceramic component comprises a ceramic body with at least one functional ceramic and a marking. The marking is temperature-resistant up to a temperature of at least 600° C. and comprises at least one marking glass. The terms marking and labeling can be used synonymously in the present case.
Der Funktionskeramik werden insbesondere Bauteile zugeordnet, die eine elektrische, magnetische, dielektrische und/oder optische Funktion erfüllen.In particular, components that fulfill an electrical, magnetic, dielectric and/or optical function are assigned to the functional ceramic.
Bei der Funktionskeramik handelt es sich zum Bespiel um eine Membran und/oder um einen Elektrolyten, insbesondere in einer Festoxidbrennstoffzelle oder Festoxidelektrolyseurzelle, oder um eine Piezo-Keramik, zum Beispiel in einem Aktor oder in einem Sensor. Der Keramikkörper kann auch mehrere verschiedene Funktionskeramiken umfassen, zum Beispiel einen Elektrolyten oder eine Membran und ein Elektrodensubstrat und/oder eine keramische Elektrode.The functional ceramic is, for example, a membrane and/or an electrolyte, in particular in a solid oxide fuel cell or solid oxide electrolyzer cell, or a piezo ceramic, for example in an actuator or in a sensor. The ceramic body can also include a number of different functional ceramics, for example an electrolyte or a membrane and an electrode substrate and/or a ceramic electrode.
Funktionskeramikelemente durchlaufen in der Regel vergleichsweise komplizierte Prozessketten in der Herstellung. Insbesondere Membranen für Brennstoffzellen oder Elektrolysezellen oder Piezowandler, wie Sensoren oder Aktoren, werden zum Beispiel mittels Foliengießen flächig hergestellt, zugeschnitten und zu größeren Stapeln verarbeitet. Solche Bauteile werden dabei verpresst, gesintert und/oder mit Gläsern eingegossen. So wird eine Vielzahl von Einzelelementen zu einem Gesamtsystem gefügt. Dabei findet üblicherweise beim Übergang von Zellelementen zu Stapeln oder Solidoids auch ein Übergang von Batchprozessen zur Serienfertigung statt.Functional ceramic elements usually go through comparatively complicated process chains in production. In particular, membranes for fuel cells or electrolytic cells or piezoelectric converters, such as sensors or actuators, are produced over a large area, for example by means of film casting, cut to size and processed into larger stacks. Such components are pressed, sintered and/or cast in with glasses. In this way, a large number of individual elements are combined to form an overall system. In this case, a transition from batch processes to series production usually also takes place during the transition from cell elements to stacks or solidoids.
Sowohl in der Herstellung als auch im Einsatz kann es dabei zu hohen Prozesstemperaturen kommen. Materialschwankungen und Fertigungsschwankungen führen dann möglicherweise zu problematischen Ausfällen, die entweder frühzeitig im Prozess identifiziert oder als Rückläufer aus dem Feld analysiert werden sollen. In beiden Fällen ist eine eindeutige Kennzeichnung der einzelnen Zellelemente bereits im Batchprozess notwendig. Eine solche Kennzeichnung kann bislang nicht durchgeführt werden. Dabei besteht für eine solche Kennzeichnung eine Herausforderung in der kleinen verfügbaren Fläche, in der Bruchanfälligkeit der in der Regel spröden Materialien und in der schwierigen Materialkompatibilität von Bedruckung und Substrat. So soll zum Beispiel eine Diffusion bei hohen Temperaturen und bei Temperaturzyklierung im Produktionsprozess und im späteren Einsatz möglichst unterbunden sein.High process temperatures can occur both in production and in use. Material fluctuations and production fluctuations may then lead to problematic failures, which should either be identified early in the process or analyzed as returns from the field. In both cases, a clear identification of the individual cell elements is already necessary in the batch process. Such a marking cannot be carried out so far. A challenge for such a marking is the small available area, the susceptibility to breakage of the generally brittle materials and the difficult material compatibility of the printing and the substrate. For example, diffusion at high temperatures and with temperature cycling in the production process and in later use should be prevented as far as possible.
Materialabtragende Verfahren zum Erzeugen einer Markierung, wie Laserkennzeichnungen, können bei Keramikkörpern etwa für Festoxidbrennstoffzellen, auch als SOFC oder solid oxide fuel cell bezeichnet, oder für Festoxidelektrolyseurzellen, auch als SOEC oder solid oxide electrolyzer cell bezeichnet, nicht zum Einsatz kommen. Aufgrund der geringen Dicke und der hohen thermomechanischen Belastung beim Einsatz fällt diese Option aus, da eine zu große Materialschwächung sowie das Einbringen von Spannungsfeldern gehäuft zu Brüchen führt. Die Bedruckung mit konventionellen Tinten ist nicht zielführend, da nach einer abschließenden Sinterung derartige Markierungen nicht mehr lesbar sind, da hohe Temperaturen zum Haftungsverlust, zum Verdampfen oder zur Diffusion von Fremdstoffen in die spurenstoffempfindlichen Werkstoffsysteme führen.Material-removing methods for creating a marking, such as laser marking, cannot be used on ceramic bodies, for example for solid oxide fuel cells, also known as SOFC or solid oxide fuel cells, or for solid oxide electrolyzer cells, also known as SOEC or solid oxide electrolyzer cells. Due to the low thickness and the high thermo-mechanical stress during use, this option is not an option, since excessive material weakening and the introduction of stress fields frequently lead to fractures. Printing with conventional inks is not effective, since such markings can no longer be read after final sintering, since high temperatures lead to loss of adhesion, evaporation or the diffusion of foreign substances into the material systems that are sensitive to trace substances.
Bei dem hier beschriebenen Keramikbauteil wird der Keramikkörper mit der mindestens einen Funktionskeramik bevorzugt mit einer Tinte bedruckt, welche einen anorganischen Haftvermittler, insbesondere ein Glaspulver, aus dem gleichen oder einem kompatiblen Material wie die Funktionskeramik enthält. Auch ist die Nutzung desselben Glases in Pulverform möglich, mit dem im Anschluss an die Fertigung die Zellmembranen zu einem Solidoid gefügt werden. Ein Kontrast zwischen dem Keramikkörper und der Markierung kann zum Beispiel durch Ausbildung polykristalliner Kristallstrukturen des Haftvermittlers oder durch Zugabe eines kontrastgebenden, ebenfalls kompatiblen Pigments, zum Beispiel Kobaltblau, oder eines anorganischen Leuchtstoffs erfolgen.In the case of the ceramic component described here, the ceramic body with the at least one functional ceramic is preferably printed with an ink which contains an inorganic adhesion promoter, in particular a glass powder, made from the same or a compatible material as the functional ceramic. It is also possible to use the same glass in powder form with which the following Manufacturing the cell membranes are joined to form a solidoid. A contrast between the ceramic body and the marking can be achieved, for example, by forming polycrystalline crystal structures of the adhesion promoter or by adding a contrasting pigment that is also compatible, for example cobalt blue, or an inorganic phosphor.
Die Haftvermittlung erfolgt im kalten Zustand zum Beispiel zuerst durch einen organischen Binder, nach Temperaturbehandlung dann durch den anorganischen Haftvermittler. Gegebenenfalls kann nur mit einem Lösungsmittel, ganz ohne Binder, gearbeitet werden. Auch sollen die Temperaturausdehnungskoeffizienten der Markierung und die mit der Markierung versehene Komponente optimal zueinander eingestellt sein, das heißt, deren Differenz soll über den Temperaturbereich möglichst gering sein. Darüber hinaus ist bevorzugt eine Überhöhung durch die Markierung berücksichtigt, so dass zum Beispiel beim Stapeln mehrerer Zellen übereinander keine Druckspannungen in den Solidoid eingebracht werden. Dies kann durch eine geeignete Prozessführung beim Stapeln sowie durch das Vermeiden einer Überhöhung insbesondere beim Einbringen des dichtenden Glases und/oder eines anderen Dichtungswerkstoffs erfolgen. Vor allem durch die Nutzung des Dichtglases auch für die Haftvermittlung der Markierung kann die Bildung von Druckspannungen vermieden werden.Adhesion is promoted in the cold state, for example first by an organic binder, and then by the inorganic adhesion promoter after temperature treatment. If necessary, only one solvent can be used, without any binder at all. The temperature expansion coefficients of the marking and the component provided with the marking should also be optimally adjusted to one another, that is, their difference should be as small as possible over the temperature range. In addition, an increase in height due to the marking is preferably taken into account, so that, for example, when several cells are stacked one on top of the other, no compressive stresses are introduced into the solidoid. This can be done by a suitable process control during stacking and by avoiding an increase in height, in particular when introducing the sealing glass and/or another sealing material. The formation of compressive stresses can be avoided above all by using the sealing glass to promote adhesion of the marking.
Prozessschritte für die Herstellung einer SOEC oder einer SOFC, egal ob planar oder tubular aufgebaut, wie hier beschrieben, umfassen insbesondere die nachfolgend genannten Schritte:
- 1. Herstellen eines Substrats, zum Beispiel mittels Foliengießen, das zum Beispiel aus Nickeloxid oder Zirkonoxid oder einem Metall besteht oder ein solches Material umfasst,
- 2. Sinterung des Substrats bei mehr als 600 °C,
- 3. Drucken einer ersten flächigen Elektrode oder eines Elektrolyten, zum Beispiel mittels Siebdruck,
- 4. Wiederholung des
Schritts 3 für alle Elektroden, - 5. Bau des Stapels aus einzelnen Zellen, aus Glas als Verbindungsmittel und Dichtung sowie aus bevorzugt metallischen Bipolarplatten, und
- 6. Sintern des Stapels bei Temperaturen knapp oberhalb eines Verglasungspunktes des Verbindungsmittels.
- 1. Production of a substrate, for example by means of tape casting, which consists of, for example, nickel oxide or zirconium oxide or a metal or comprises such a material,
- 2. sintering of the substrate at more than 600 °C,
- 3. Printing a first flat electrode or an electrolyte, for example by means of screen printing,
- 4. Repeat
step 3 for all electrodes, - 5. Construction of the stack from individual cells, from glass as connecting means and seal and from preferably metallic bipolar plates, and
- 6. Sintering the stack at temperatures just above a glass transition point of the fastener.
Die vorgenannten Schritte können als Einzelschritte durchgeführt werden oder es erfolgt ein sogenanntes Co-Sintering der Zellen.The aforementioned steps can be carried out as individual steps or so-called co-sintering of the cells takes place.
Die hier beschriebene Markierung oder ein Rohmaterial für die Markierung wird bevorzugt während des Schritts 1 oder zwischen den Schritten 1 und 2 aufgebracht. Alternativ wird die hier beschriebene Markierung oder das Rohmaterial für die Markierung erst nach dem Schritt 2, bevorzugt vor dem Schritt 3, aufgebracht.The marking described herein or a raw material for the marking is preferably applied during step 1 or between
Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist damit eine effiziente Kennzeichnung von Einzelelementen von Brennstoffzellenstapeln, Elektrolysezellenstapeln oder Piezowandlern möglich.With the method described here, an efficient identification of individual elements of fuel cell stacks, electrolytic cell stacks or piezoelectric converters is possible.
Insbesondere ist es möglich, dass die Einbringung von Fremdmaterialien in die Funktionskeramik verhindert wird, da keine Funktionsbeeinträchtigungen durch Fremdmaterialdiffusion erfolgt. Es ist eine exzellente Haftung der Markierung durch eine stoffschlüssige Verbindung erreichbar, sodass eine gute, insbesondere maschinelle, Lesbarkeit der Markierungen der Einzelelemente, wie der Membranen, auch nach einem Eingießen und einem anschließenden Auftrennen noch möglich ist. Ferner ist eine exzellente Temperaturstabilität hinsichtlich Haftung und Kontrast erreichbar. Außerdem erfolgt keine Verletzung einer Oberfläche des Keramikkörpers, sodass ein Risiko für eine Rissbildung oder für Spannungsfelder als Ausgangspunkt späterer Risse erheblich reduziert ist. Es treten keine zusätzlichen thermischen Spannungen in der markierten Zelle in nachfolgenden thermischen Prozessschritten auf, da der thermische Ausdehnungskoeffizient des glasigen Haftvermittlers der Markierung an den Grundwerkstoff angepasst ist. Schließlich kann ein Ausgleichen der Überhöhung der Markierung durch Umfließen der erhabenen Markierungsstellen auf der Zelle im Fügeprozess des Solidoids durch das dabei zähflüssige Dichtglas erfolgen.In particular, it is possible for foreign materials to be prevented from being introduced into the functional ceramic, since there are no functional impairments as a result of the diffusion of foreign materials. Excellent adhesion of the marking can be achieved by means of a material connection, so that the markings on the individual elements, such as the membranes, can still be read well, in particular by machine, even after they have been cast in and subsequently separated. Furthermore, excellent temperature stability with regard to adhesion and contrast can be achieved. In addition, there is no damage to a surface of the ceramic body, so that the risk of cracking or stress areas as the starting point for later cracks is significantly reduced. There are no additional thermal stresses in the marked cell in subsequent thermal process steps, since the thermal expansion coefficient of the vitreous adhesion promoter of the marking is adapted to the base material. Finally, the superelevation of the marking can be compensated for by the viscous sealing glass flowing around the raised marking points on the cell during the joining process of the solidoid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Keramikbauteil eine Festoxidbrennstoffzelle und/oder eine Festoxidelektrolysezelle. Das heißt, die Funktionskeramik des Keramikkörpers ist dann bevorzugt eine Elektrolytmembran. Mit anderen Worten ist das Keramikbauteil eine Festoxidzelle zum Einsatz als Brennstoffzelle oder Elektrolysezelle. According to at least one embodiment, the ceramic component is a solid oxide fuel cell and/or a solid oxide electrolytic cell. This means that the functional ceramic of the ceramic body is then preferably an electrolyte membrane. In other words, the ceramic component is a solid oxide cell for use as a fuel cell or an electrolytic cell.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der Keramikkörper in Form einer Platte vor. Die Platte kann dabei plan und somit nicht gebogen sein. Platte bedeutet insbesondere, dass eine Seitenlänge und/oder eine Diagonalenlänge einer Hauptseite der Platte eine Dicke der Platte um mindestens einen Faktor 10 oder um mindestens einen Faktor 100 übersteigt. Die Platte kann planparallele Hauptseiten aufweisen.According to at least one embodiment, the ceramic body is in the form of a plate. The plate can be flat and therefore not bent. Panel means in particular that a side length and/or a diagonal length of a main side of the panel exceeds a thickness of the panel by at least a factor of 10 or by at least a factor of 100. The plate can have plane-parallel main sides.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Markierung direkt an dem Keramikkörper, insbesondere an einem Rand der Hauptseite der Platte. Alternativ oder zusätzlich befindet sich die Markierung an einem Substrat für den Keramikkörper, zum Beispiel einem Metallsubstrat oder einem Keramiksubstrat. Das heißt, der Keramikkörper kann an dem Substrat angebracht sein, kann insbesondere fest und dauerhaft mit dem Substrat verbunden sein, sodass das Substrat und der Keramikkörper nicht zerstörungsfrei voneinander lösbar sind. Mit anderen Worten ist nach einem Lösen des Substrats von dem Keramikkörper dann der Keramikkörper und/oder das Substrat zerstört.According to at least one embodiment, the marking is located directly on the ceramic body, in particular on an edge of the main side the plate. Alternatively or additionally, the marking is on a substrate for the ceramic body, for example a metal substrate or a ceramic substrate. This means that the ceramic body can be attached to the substrate, in particular can be firmly and permanently connected to the substrate, so that the substrate and the ceramic body cannot be detached from one another without being destroyed. In other words, after the substrate has been detached from the ceramic body, the ceramic body and/or the substrate is then destroyed.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Keramikkörper Abmessungen zwischen einschließlich 2 cm × 2 cm × 20 µm und 0,5 m × 0,5 m × 0,3 mm auf, insbesondere zwischen einschließlich 5 cm × 5 cm × 30 µm und 0,3 m × 0,3 m × 0,15 mm.According to at least one embodiment, the ceramic body has dimensions between 2 cm×2 cm×20 μm and 0.5 m×0.5 m×0.3 mm inclusive, in particular between 5 cm×5 cm×30 μm and 0.3 inclusive m × 0.3m × 0.15mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine Dicke der Markierung höchstens 10 µm oder höchstens 5 µm, zum Beispiel zwischen einschließlich 1 µm und 5 µm. Diese Dicke kann eine Maximaldicke der Markierung sein.According to at least one embodiment, a thickness of the marking is at most 10 μm or at most 5 μm, for example between 1 μm and 5 μm inclusive. This thickness can be a maximum thickness of the marking.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Keramikbauteil eine oder zwei Anschlussplatten. Insbesondere befindet sich der Keramikkörper zwischen den zwei Anschlussplatten des Keramikbauteils. Die mindestens eine Anschlussplatte kann auch als Interkonnektor oder Bipolarplatte bezeichnet werden. Im Falle einer Anschlussplatte, die eine Bipolarplatte ist, kann sich die Anschlussplatte mindestens zum Teil wiederum zwischen zwei der Keramikkörper befinden. Die mindestens eine Anschlussplatte ist bevorzugt aus einem Metall oder auch aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material, wie Graphit.According to at least one embodiment, the ceramic component includes one or two connecting plates. In particular, the ceramic body is located between the two connection plates of the ceramic component. The at least one connection plate can also be referred to as an interconnector or bipolar plate. In the case of a connection plate which is a bipolar plate, the connection plate can in turn be located at least in part between two of the ceramic bodies. The at least one connection plate is preferably made of metal or another electrically conductive material such as graphite.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Anschlussplatten mittelbar oder direkt durch ein Verbindungsmittel miteinander verbunden. Bei einer direkten Verbindung befindet sich dann in Verbindungsbereichen nur das Verbindungsmittel zwischen den betreffenden Anschlussplatten.According to at least one embodiment, the connecting plates are connected to one another directly or indirectly by a connecting means. In the case of a direct connection, only the connecting means between the connection plates in question is then located in the connection areas.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verbindungsmittel ein Verbindungsglas oder besteht hieraus. Hinsichtlich des Verbindungsglases wird nicht zwischen Gläsern und Glaskeramiken unterschieden. Das heißt, der Begriff Verbindungsglas umfasst sowohl Gläser als auch Glaskeramiken.According to at least one embodiment, the connecting means comprises or consists of a connecting glass. With regard to the connecting glass, no distinction is made between glasses and glass ceramics. This means that the term connecting glass includes both glasses and glass ceramics.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform stehen das Verbindungsglas und das Markierungsglas in direktem Kontakt zueinander. Insbesondere kann das Markierungsglas, insbesondere in einer Schnittebene parallel zur betreffenden Hauptseite des Keramikkörpers gesehen, in das Verbindungsglas eingebettet sein. In dieser Schnittebene kann das Verbindungsglas also das Markierungsglas und damit die Markierung ringsum direkt umgeben. Das Verbindungsglas kann auch in direktem Kontakt zum Keramikkörper stehen.According to at least one embodiment, the connecting glass and the marking glass are in direct contact with one another. In particular, the marking glass can be embedded in the connecting glass, in particular seen in a sectional plane parallel to the relevant main side of the ceramic body. In this sectional plane, the connecting glass can therefore directly surround the marking glass and thus the marking all around. The connecting glass can also be in direct contact with the ceramic body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen das Markierungsglas und das Verbindungsglas die gleiche Materialzusammensetzung auf oder umfassen die gleiche Materialzusammensetzung. Das heißt, das Markierungsglas und das Verbindungsglas können aus demselben Stoffgemisch sein. Weist die Markierung in diesem Fall neben dem Markierungsglas noch einen weiteren Stoff auf, so liegt ein Gewichtsanteil des Markierungsglases an der fertigen Markierung bevorzugt bei mindestens 50 % oder bei mindestens 75 % oder bei mindestens 90 %.According to at least one embodiment, the marking glass and the connecting glass have the same material composition or comprise the same material composition. That is, the marker glass and the connecting glass can be made of the same material mixture. If the marking in this case has another substance in addition to the marking glass, the marking glass makes up a weight proportion of the finished marking of preferably at least 50% or at least 75% or at least 90%.
Es ist möglich, dass die Markierung aus dem Markierungsglas besteht.It is possible that the marker consists of the marker glass.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Markierungsglas eine um mindestens 50 °C oder um mindestens 100 °C höhere Verarbeitungstemperatur auf als das Verbindungsglas. Das heißt, die Markierung übersteht dann höhere Temperaturen als das Verbindungsglas. Zum Beispiel handelt es sich bei der Verarbeitungstemperatur um eine Schmelztemperatur oder um eine Glasübergangstemperatur.According to at least one embodiment, the marking glass has a processing temperature that is at least 50° C. or at least 100° C. higher than the connecting glass. This means that the marking then withstands higher temperatures than the connecting glass. For example, the processing temperature is a melting temperature or a glass transition temperature.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Markierung zusätzlich zu dem Markierungsglas mindestens einen weiteren Bestandteil. Zum Beispiel ist der weitere Bestandteil ein anorganischer Leuchtstoff oder ein Pigment, wobei das Pigment organisch oder auch anorganisch sein kann.According to at least one embodiment, the marking contains at least one further component in addition to the marking glass. For example, the further component is an inorganic phosphor or a pigment, where the pigment can be organic or also inorganic.
Bei dem mindestens einen Pigment handelt es sich somit um ein temperaturbeständiges, farbgebendes Material. Die Pigmente sind beispielsweise temperaturbeständige Keramikpigmente und/oder Metalloxidpigmente, bevorzugt mit einer von dem Keramikkörper verschiedenen Farbe. Beispielsweise sind die Keramikpigmente weiß, bunt oder schwarz. Als Pigment kann zum Beispiel Berliner Blau, also Eisen(III)-hexacyanidoferrat(II/III), dienen. Ferner können keramische Pigmente herangezogen werden. Im Falle von Metalloxidpigmenten sind die Pigmente zum Beispiel aus Titandioxid.The at least one pigment is therefore a temperature-resistant, coloring material. The pigments are, for example, temperature-resistant ceramic pigments and/or metal oxide pigments, preferably with a color different from the ceramic body. For example, the ceramic pigments are white, colored or black. Prussian blue, ie iron(III) hexacyanidoferrate(II/III), can be used as a pigment, for example. Ceramic pigments can also be used. In the case of metal oxide pigments, for example, the pigments are titanium dioxide.
Der Leuchtstoff oder einer der Leuchtstoffe oder einige der Leuchtstoffe oder alle Leuchtstoffe sind bevorzugt aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Eu2+-dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+, Sr(Ca,Sr)Si2Al2N6:Eu2+, (Sr,Ca)AlSiN3*Si2N2O:Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+, (Sr,Ca)[LiA13N4]:Eu2+; Granate aus dem allgemeinen System (Gd,Lu,Tb,Y)3(Al,Ga,D)5(O,X)12:RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = dreiwertiges oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetall, wie Lu3(All-xGax)5O12:Ce3+, Y3(Al1-xGax)5O22 : Ce2+; Eu2+-dotierte Sulfide wie (Ca,Sr,Ba)S:Eu2+; Eu2+-dotierte SiONe wie (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+; SiAlONe etwa aus dem System LixMyLnzSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n; beta-SiAlONe aus dem System Si6-xAlzOyN8-y:REz; Nitrido-Orthosilikate wie AE2-x-aRExEuaSiO4-xNx, AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu2+; Chlorosilikate wie Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu2+; Chlorophosphate wie (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO-MgO-Al2O3-System wie BaMgAl10O17:Eu2+; Halophosphate wie M5(PO4)3(Cl,F): (Eu2+, Sb3+, Mn2+); SCAP-Leuchtstoffe wie (Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+; KSF-Leuchtstoffe basierend auf Kalium, Silizium und Fluor wie K2SiF6:Mn4+.The phosphor or one of the phosphors or some of the phosphors or all phosphors are preferably selected from the following group: Eu 2+ -doped nitrides such as (Ca,Sr)AlSiN 3 :Eu 2+ , Sr(Ca,Sr)Si 2 Al 2 N 6 :Eu 2+ , (Sr,Ca)AlSiN 3 *Si 2 N 2 O:Eu2 + , (Ca,Ba,Sr) 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ , (Sr,Ca)[LiA1 3 N 4 ]: Eu 2+ ; Garnets from the general system (Gd,Lu,Tb,Y) 3 (Al,Ga,D) 5 (O,X) 12 :RE with X = halide, N or divalent element, D = trivalent or tetravalent element and RE = rare earth metal, such as Lu 3 (Al 1x Ga x ) 5 O 12 :Ce 3+ , Y 3 (Al 1-x Ga x ) 5 O 22 :Ce 2+ ; Eu 2+ -doped sulfides such as (Ca,Sr,Ba)S:Eu 2+ ; Eu 2+ -doped SiONs such as (Ba,Sr,Ca)Si 2 O 2 N 2 :Eu 2+ ; SiAlONe for example from the system Li x M y Ln z Si 12 - (m+n) Al (m+n) O n N 16-n ; beta-SiAlONe from the system Si 6-x Al z O y N 8-y :RE z ; nitrido-orthosilicates such as AE 2-xa RE x Eu a SiO 4-x N x , AE 2-xa RE x Eu a Si 1-y O 4-x-2y N x with RE=rare earth metal and AE=alkaline earth metal; orthosilicates such as (Ba,Sr,Ca,Mg) 2 SiO 4 :Eu 2+ ; chlorosilicates such as Ca 8 Mg(SiO 4 ) 4 Cl 2 :Eu 2+ ; chlorophosphates such as (Sr,Ba,Ca,Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 :Eu 2+ ; BAM phosphors from the BaO-MgO-Al 2 O 3 system such as BaMgAl 10 O 17 :Eu 2+ ; Halophosphates such as M 5 (PO 4 ) 3 (Cl,F): (Eu 2+ , Sb 3+ , Mn 2+ ); SCAP phosphors such as (Sr,Ba,Ca) 5 (PO 4 ) 3 Cl:Eu 2+ ; KSF phosphors based on potassium, silicon and fluorine such as K 2 SiF 6 :Mn 4+ .
Ferner kann der Leuchtstoff eine Quantentopfstruktur aufweisen und insbesondere aus Halbleiternanopartikeln gebildet sein, etwa aus einem II-VI-Material wie CdSe. Solche Halbleiternanopartikel weisen zum Beispiel einen Durchmesser von höchstens 20 nm oder von höchstens 12 nm auf.Furthermore, the phosphor can have a quantum well structure and in particular be formed from semiconductor nanoparticles, for example from a II-VI material such as CdSe. Such semiconductor nanoparticles have a diameter of at most 20 nm or at most 12 nm, for example.
Der Leuchtstoff kann zu einer Verkürzung der Wellenlänge einer Anregungsstrahlung, auch als Upconversion bezeichnet, eingerichtet sein und beispielsweise infrarotes Licht in sichtbares Licht umwandeln. Alternativ kann der Leuchtstoff kurzwelliges Licht in langwelliges Licht umwandeln. Eine Anregung des Leuchtstoffs erfolgt im nahen ultravioletten, im sichtbaren und/oder im nahinfraroten Spektralbereich. Ein Auslesen des Leuchtstoffs erfolgt bevorzugt im sichtbaren oder im nahen ultravioletten Spektralbereich. Im Gegensatz dazu sind die Pigmente nicht zu einer Wellenlängenumwandlung eingerichtet.The phosphor can be set up to shorten the wavelength of an excitation radiation, also referred to as upconversion, and convert infrared light into visible light, for example. Alternatively, the phosphor can convert short-wavelength light into long-wavelength light. The phosphor is excited in the near-ultraviolet, in the visible and/or in the near-infrared spectral range. The phosphor is preferably read out in the visible or in the near-ultraviolet spectral range. In contrast, the pigments are not equipped for wavelength conversion.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegen der mindestens eine Leuchtstoff und die mindestens eine Art von Pigmenten als Partikel vor. Ein mittlerer Durchmesser der Partikel, insbesondere ein D50-Durchmesser, beträgt bevorzugt mindestens 50 nm oder mindestens 300 nm und/oder höchstens 10 µm oder höchstens 5 µm oder höchstens 2 µm. Speziell kann der mittlere Durchmesser zwischen einschließlich 50 nm und 500 nm liegen, um mechanische Belastungen zu verringern, oder zwischen einschließlich 0,5 µm und 5 µm, um eine hohe thermische Widerstandsfähigkeit der Partikel zu erhalten.According to at least one embodiment, the at least one phosphor and the at least one type of pigment are present as particles. An average diameter of the particles, in particular a D 50 diameter, is preferably at least 50 nm or at least 300 nm and/or at most 10 μm or at most 5 μm or at most 2 μm. In particular, the mean diameter can be between 50 nm and 500 nm inclusive in order to reduce mechanical stresses, or between 0.5 μm and 5 μm inclusive in order to obtain a high thermal resistance of the particles.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Markierung und/oder das Markierungsglas mehrere kristalline Teilbereiche. Das heißt, das Markierungsglas ist polykristallin. Dadurch kann das Markierungsglas lichtstreuend wirken und zum Beispiel weiß erscheinen. Umfasst das Markierungsglas solche kristallinen Teilbereiche, so kann die Markierung aus dem Markierungsglas bestehen oder den mindestens einen weiteren Bestandteil aufweisen.According to at least one embodiment, the marking and/or the marking glass contains a number of crystalline partial areas. That is, the marker glass is polycrystalline. As a result, the marking glass can have a light-scattering effect and appear white, for example. If the marking glass includes such crystalline partial areas, then the marking can consist of the marking glass or have at least one further component.
Es können auch Mischungen aus einem oder mehreren Leuchtstoffen, aus einem oder mehreren Pigmenten und/oder aus kristallinen Teilbereichen vorliegen. Zudem können mehrere Teilgebiete der Markierung vorhanden sein, die unterschiedliche Farben aufweisen, um einen erhöhten Kontrast innerhalb der Markierung zu gewährleisten. Diese Teilgebiete können voneinander verschiedene Leuchtstoffe, Pigmente oder Mischungen hieraus oder verschieden gestaltete kristalline Teilbereiche aufweisen, zum Beispiel kristalline Teilbereiche unterschiedlicher Größen, sodass ein optisches Streuverhalten lokal verschieden ausgeprägt sein kann.Mixtures of one or more phosphors, of one or more pigments and/or of crystalline subregions can also be present. In addition, there can be several partial areas of the marking that have different colors in order to ensure increased contrast within the marking. These sub-areas can have different phosphors, pigments or mixtures thereof or differently designed crystalline sub-areas, for example crystalline sub-areas of different sizes, so that an optical scattering behavior can be differently pronounced locally.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Keramikbauteil ferner eine erste Elektrode. Bevorzugt ist die erste Elektrode flächig auf dem Keramikkörper aufgebracht. Das kann bedeuten, dass die erste Elektrode mindestens 50 % oder mindestens 80 % oder mindestens 90 % der betreffenden Hauptseite des Keramikkörpers bedeckt.According to at least one embodiment, the ceramic component also includes a first electrode. The first electrode is preferably applied flat to the ceramic body. This can mean that the first electrode covers at least 50% or at least 80% or at least 90% of the relevant main side of the ceramic body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die erste Elektrode und die Markierung an der gleichen Seite des Keramikkörpers und sind in Draufsicht auf diese Seite gesehen überdeckungsfrei nebeneinander angeordnet. Das heißt, die Markierung und die erste Elektrode überlappen dann nicht.In accordance with at least one embodiment, the first electrode and the marking are located on the same side of the ceramic body and are arranged next to one another without overlap when viewed from above on this side. This means that the marking and the first electrode then do not overlap.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt die erste Elektrode die Markierung, in Richtung weg von dem Keramikkörper. Das heißt, die erste Elektrode ist dicker als die Markierung.In accordance with at least one embodiment, the first electrode protrudes beyond the marking in the direction away from the ceramic body. That is, the first electrode is thicker than the mark.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Keramikbauteil ferner eine zweite Elektrode. Bevorzugt ist die zweite Elektrode ebenso flächig auf dem Keramikkörper aufgebracht, sodass die zweite Elektrode mindestens 50 % oder mindestens 80 % oder mindestens 90 % der betreffenden Hauptseite des Keramikkörpers bedecken kann. Die zweite Elektrode befindet sich bevorzugt direkt an einer der ersten Elektrode gegenüberliegenden Hauptseite des Keramikkörpers.According to at least one embodiment, the ceramic component also includes a second electrode. The second electrode is preferably also applied areally to the ceramic body, so that the second electrode can cover at least 50% or at least 80% or at least 90% of the relevant main side of the ceramic body. The second electrode is preferably located directly on a main side of the ceramic body opposite the first electrode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Markierung ein Punktcode. In diesem Fall ist die Markierung aus einer Vielzahl von Inseln, die voneinander beabstandet sind, gebildet. In Draufsicht gesehen weisen die Inseln bevorzugt eine kreisförmige, ellipsenförmige oder polygone Gestalt auf. Alternativ zu einem Punktcode kann auch ein Strichcode oder ein QR-Code oder ein Zeichencode für die Markierung verwendet werden.According to at least one embodiment, the marking is a point code. In this case, the mark is formed of a plurality of islands spaced from each other. When viewed from above, the islands preferably have a circular, elliptical or polygonal shape. As an alternative to a dot code, a bar code or a QR code or a character code can also be used for the marking.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Durchmesser der Inseln höchstens 2 mm oder höchstens 1 mm. Es ist möglich, dass dieser Durchmesser mindestens 0,1 mm oder mindestens 0,3 mm beträgt. Bevorzugt sind alle Inseln gleich groß, im Rahmen der Herstellungstoleranzen.According to at least one embodiment, a diameter of the islands is at most 2 mm or at most 1 mm. It is possible that this diameter is at least 0.1 mm or at least 0.3 mm. All islands are preferably of the same size, within the scope of manufacturing tolerances.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Keramikbauteils, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben, angegeben. Merkmale des Keramikbauteils sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Insbesondere wird mit dem Verfahren eine Markierung erzeugt, die gestaltet ist, wie oben beschrieben.In addition, a method for producing a ceramic component, as described in connection with one or more of the above-mentioned embodiments, is specified. Features of the ceramic component are therefore also disclosed for the method and vice versa. In particular, the method generates a marking which is designed as described above.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:
- A) Bereitstellen des Keramikkörpers, der die Funktionskeramik umfasst oder der die Funktionskeramik ist, und
- B) Aufbringen der Markierung, insbesondere direkt auf den Keramikkörper.
- A) providing the ceramic body which comprises the functional ceramic or which is the functional ceramic, and
- B) Applying the marking, in particular directly to the ceramic body.
Dabei durchläuft die Markierung bevorzugt nach dem Schritt B) mindestens einen weiteren Prozessschritt bei einer Temperatur von wenigstens 600 °C und liegt nach diesem mindestens einen weiteren Prozessschritt lesbar vor, insbesondere maschinenlesbar.After step B), the marking preferably runs through at least one further process step at a temperature of at least 600° C. and after this at least one further process step is legible, in particular machine-readable.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Keramikbauteil und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.A ceramic component described here and a method described here are explained in more detail below with reference to the drawing using exemplary embodiments. The same reference symbols indicate the same elements in the individual figures. However, no references to scale are shown here; on the contrary, individual elements may be shown in an exaggerated size for better understanding.
Es zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Keramikbauteils, -
2 bis4 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Keramikbauteilen, -
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Keramikbauteils, das eine Festoxidbrennstoffzelle ist, -
6 und7 schematische Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen von Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen Keramikbauteilen, und -
8 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von Markierungen in Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Keramikbauteilen.
-
1 a schematic perspective view of an embodiment of a ceramic component described here, -
2 until4 schematic sectional views of exemplary embodiments of ceramic components described here, -
5 a schematic sectional view of an embodiment of a ceramic component described here, which is a solid oxide fuel cell, -
6 and7 schematic block diagrams of exemplary embodiments of methods for producing ceramic components described here, and -
8th until10 schematic sectional representations of markings in exemplary embodiments of ceramic components described here.
In
Bevorzugt erstreckt sich die Markierung 3 längs eines Rands 22 der Hauptseite 20. Der Rand 22 weist zum Beispiel eine Breite von mindestens 2 mm und/oder von höchstens 5 mm auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Rand 22 eine Breite von mindestens 1 % und/oder von höchstens 5 % einer Kantenlänge des Keramikkörpers 2 auf.The marking 3 preferably extends along an
Die Inseln 31 heben sich hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften von dem Keramikkörper 2, auf dem sie aufgebracht sind, ab. Dabei können alle Inseln 31 baugleich sein und somit die gleichen optischen Eigenschaften aufzeigen. Zum Beispiel weist die Markierung 3 gegenüber der Komponente, auf der sie aufgebracht ist, gemäß
Der Keramikkörper 2 ist insbesondere eine Funktionskeramik. Zum Beispiel ist der Keramikkörper 2 dann eine Elektrolytmembran für eine Festoxidbrennstoffzelle, kurz SOFC, oder für eine Festoxidelektrolysezelle, kurz SOEC, oder ist eine Piezo-Keramik, zum Beispiel in einem Aktor oder in einem Sensor.The
Optional befindet sich direkt auf der Hauptseite 20 eine erste Elektrode 51. Die erste Elektrode 51 bedeckt zum Beispiel mindestens 80 % der Hauptseite und lässt insbesondere nur den Rand 22 frei. Der Rand 22 kann dabei die erste Elektrode 51 rahmenförmig ringsum umlaufen.A
Beim Ausführungsbeispiel der
Insbesondere direkt auf der zweiten Elektrode 52 befindet sich der Keramikkörper 2. Zum Beispiel ist der Keramikkörper 2 aus einem dotierten Zirkonoxid oder aus einem dotierten Ceroxid. Ein Dotierstoff ist zum Beispiel Sc, Y, Yb, Gd oder auch eine andere Seltene Erde, wobei eine Dotierstoffkonzentration bevorzugt zwischen einschließlich 2 Mol-% und 10 Mol-% liegt. Es ist möglich, dass der Keramikkörper 2 aus YSZ ist oder aus SSZ, also aus Scandiumoxid-stabilisiertem Zirkoniumoxid, ist. An einer der zweiten Elektrode 52 gegenüberliegenden Seite des Keramikkörpers 2 befindet sich die erste Elektrode 51, die die Markierung 3 überragt. Die erste Elektrode 51 ist zum Beispiel aus Ni:YSZ. Eine Dicke der ersten Elektrode 51 liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 5 µm und 50 µm.In particular, the
Alternativ, siehe die in
Weiter alternativ, siehe die in
Insbesondere ist das Keramikbauteil 1 gemäß
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu
In
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
Beim Ausführungsbeispiel der
Gemäß
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
In
Optional befindet sich an dem Keramikbauteil 1 eine Kontaktschicht 56, zum Beispiel ein Netz basierend auf Ni. Optionally, there is a
Die Zelle 10 verfügt ferner über zwei Anschlussplatten 41, 42, auch als Interkonnektor oder Bipolarplatte bezeichnet, wobei eine der Anschlussplatten auch als Teil einer benachbarten Zelle 10 aufgefasst werden kann. Ferner ist optional ein Zellenrahmen 43 vorhanden, der in derselben Ebene liegt wie das Keramikbauteil 1.The
Die Anschlussplatten 41, 42, der Zellenrahmen 43 sowie das Keramikbauteil 1 sind mittels eines Verbindungsmittels 44 miteinander verbunden. Das Verbindungsmittel 44 ist bevorzugt aus einem Verbindungsglas. Die Markierung 3 ist in das Verbindungsmittel 44 eingebettet. Das Verbindungsglas ist zum Beispiel ein Glas, basierend auf den Komponenten BaO, CaO, SiO2 und/oder Al2O3.The connecting
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
In
Nachfolgend wird im Schritt S7 ein Rohmaterial 3' für die Markierung 3 aufgebracht. Dabei werden bevorzugt eine Gestalt und ein Informationsgehalt der Markierung 3 festgelegt.A raw material 3' for the
Daraufhin erfolgt im Schritt S2 ein Sintern des Substrats 53 und/oder des Keramikkörpers 2, zusammen mit dem Rohmaterial 3' für die Markierung 3. Dieses Sintern, bei dem auch die Markierung 3 final erstellt wird, erfolgt zum Beispiel bei einer Temperatur von mindestens 1000 °C.Then, in step S2, the
Im nächsten Schritt S3 wird insbesondere bei Zellen des Typs ESC die erste Elektrode erzeugt oder insbesondere bei Zellen des Typs ASC oder MSC die Elektrolytmembran. Dies erfolgt zum Beispiel mittels Drucken, wie Siebdrucken.In the next step S3, the first electrode is produced, in particular in the case of cells of the ESC type, or in particular the electrolyte membrane in the case of cells of the ASC or MSC type. This is done, for example, by means of printing, such as screen printing.
Im Schritt S4 werden, analog zum Schritt S3 alle weiteren noch fehlenden Schichten erzeugt, wie die zweite Elektrode.In step S4, analogously to step S3, all other missing layers are produced, such as the second electrode.
Daraufhin wird im Schritt S5 ein Stapel gebaut, umfassend mehrere der Keramikkörper sowie die Anschlussplatten und den optionalen Zellenrahmen und auch das Verbindungsmittel. Das Verbindungsmittel liegt hierbei zum Beispiel als Glaspaste oder Fritte vor. Das heißt, im Schritt S5 werden die Komponenten des Stapels arrangiert, sind aber noch nicht fest miteinander verbunden.A stack is then built in step S5, comprising several of the ceramic bodies and the connection plates and the optional cell frame and also the connecting means. In this case, the connecting means is present, for example, as glass paste or frit. That is, in step S5, the components of the stack are arranged but are not yet firmly connected to each other.
Schließlich wird im Schritt S6 der Stapel zusammengefügt. Dies erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur knapp oberhalb eines Verglasungspunkts des Verbindungsglases, zum Beispiel bei ungefähr 900 °C. Diese Temperatur ist damit niedriger als die Sintertemperatur im Schritt S2. Die Markierung 3 übersteht damit den Schritt S6 unbeschadet.Finally, in step S6, the stack is assembled. This preferably takes place at a temperature just above a glass transition point of the connecting glass, for example at approximately 900°C. This temperature is thus lower than the sintering temperature in step S2. The marking 3 thus survives the step S6 undamaged.
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
Im Verfahren der
Die übrigen Verfahrensschritte erfolgen gemäß
Da beim Verfahren der
In den
Dagegen ist in
Um thermische Spannungen zwischen der Markierung 3 und dem Keramikkörper 2 zu reduzieren oder zu verhindern, sind die Inseln 31 bevorzugt relativ klein, zum Beispiel mit einem Durchmesser von höchstens 0,5 mm und mit einer Höhe von höchstens 10 µm. Außerdem liegt ein Unterschied in den Temperaturausdehnungskoeffizienten des Keramikkörpers 2 und des Markierungsglases 30 bevorzugt bei höchstens 1 × 10-6 K-1 oder bei höchstens 0,5 × 10-6 K-1, bevorzugt über den gesamten relevanten Temperaturbereich hinweg, also bei Temperaturen, die beim Herstellen und im Betrieb des Keramikkörpers 2 auftreten.In order to reduce or prevent thermal stresses between the
Das Gleiche gilt bevorzugt hinsichtlich des Verbindungsglases und/oder hinsichtlich des mindestens einen weiteren Bestandteils 32.The same preferably applies with regard to the connecting glass and/or with regard to the at least one
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
In
Ist ein Bindemittel 34 vorhanden, so kann das Bindemittel 34 durch ein Lösungsmittel gebildet sein, das beim Sintern des Rohmaterials 3', oder bereits zuvor, abdampft. Alternativ ist das Bindemittel 34 aus zumindest einem organischen Material und ist insbesondere ein Material auf Acrylatbasis.If a
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu den
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge aufeinander, insbesondere unmittelbar aufeinander, sofern nichts anderes beschrieben ist. Sich in den Figuren nicht berührende Komponenten weisen bevorzugt einen Abstand zueinander auf. Sofern Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die zugeordneten Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Außerdem sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben, falls nichts anderes angegeben ist.The components shown in the figures preferably follow one another in the specified order, in particular directly one after the other, unless otherwise described. Components that are not touching in the figures are preferably at a distance from one another. If lines are drawn parallel to one another, the associated areas are preferably also aligned parallel to one another. In addition, the relative positions of the drawn components in the figures are correctly represented unless otherwise indicated.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention described here is not limited by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Keramikbauteilceramic component
- 22
- Keramikkörperceramic body
- 2020
- Hauptseitemain page
- 2222
- Randedge
- 33
- Markierungmark
- 3'3'
- Rohmaterial für die MarkierungRaw material for marking
- 3030
- Markierungsglasmarker glass
- 3131
- InselIsland
- 3232
- Leuchtstofffluorescent
- 3333
- kristalliner Teilbereichcrystalline part
- 3434
- Bindemittelbinder
- 4141
- erste Anschlussplatte (Interkonnektor)first connection plate (interconnector)
- 4242
- zweite Anschlussplattesecond connection plate
- 4343
- Zellenrahmencell frame
- 4444
- Verbindungsmittellanyard
- 5151
- erste Elektrodefirst electrode
- 5252
- zweite Elektrodesecond electrode
- 5353
- Substratsubstrate
- 5454
- Zwischenschichtintermediate layer
- 5555
- Barriereschichtbarrier layer
- 5656
- Kontaktschichtcontact layer
- 1010
- Festoxidzellesolid oxide cell
- S..S.
- Verfahrensschrittprocess step
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021121983.3A DE102021121983A1 (en) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Ceramic component and manufacturing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021121983.3A DE102021121983A1 (en) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Ceramic component and manufacturing method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021121983A1 true DE102021121983A1 (en) | 2023-03-02 |
Family
ID=85175162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021121983.3A Pending DE102021121983A1 (en) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | Ceramic component and manufacturing method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021121983A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3787138T2 (en) | 1986-03-03 | 1994-03-24 | Sigmax Ltd | STRIP CODE LABEL. |
US20140195031A1 (en) | 2013-01-08 | 2014-07-10 | Bloom Energy Corporation | Serialization of Fuel Cell Components |
EP3650238A1 (en) | 2018-11-09 | 2020-05-13 | FRAUNHOFER-GESELLSCHAFT zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for marking workpieces and workpiece |
US20200176805A1 (en) | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell stack including witness marks and inspection method thereof |
-
2021
- 2021-08-25 DE DE102021121983.3A patent/DE102021121983A1/en active Pending
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
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|
R016 | Response to examination communication |