DE19819453A1

DE19819453A1 - Solid oxide fuel cell

Info

Publication number: DE19819453A1
Application number: DE19819453A
Authority: DE
Inventors: Guenter Blas; Hans Peter Buchkremer; Detlev Stoever
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-11

Abstract

Fuel cell consists of a solid electrolyte made of yttrium and stabilized zirconium oxide, and an anode with intermediate layer between the anode and the electrolyte. The anode and the intermediate layer are made of a cermet of nickel and stabilized zirconium oxide.

Description

Die Erfindung betrifft SOFC-Brennstoffzelle mit einer Ano denzwischenschicht, wobei die Brennstoffzelle einen Fest stoffelektrolyten aufweist, der aus Yttrium stabilisierten Zirkoniumoxyd (YSZ) besteht. Weiterhin weist die Brennstoff zelle eine Anode und eine Anodenzwischenschicht auf, wobei die Anodenzwischenschicht zwischen dem Elektrolyten und der Anode angeordnet ist und wobei die Anodenzwischenschicht aus einem aus Nickel und aus YSZ hergestellten Cermet besteht, der eine Porosität aufweist.The invention relates to SOFC fuel cells with an Ano the intermediate layer, the fuel cell being a solid Has fabric electrolyte, which is stabilized from yttrium Zirconium oxide (YSZ) exists. Furthermore, the fuel cell an anode and an anode interlayer, wherein the anode intermediate layer between the electrolyte and the Anode is arranged and wherein the anode intermediate layer from a cermet made of nickel and YSZ, which has a porosity.

Weiterhin weist eine Brennstoffzelle eine Kathode auf. Der Kathode wird ein Oxydationsmittel, z. B. Luft, und der Anode wird ein Brennstoff, z. B. Wasserstoff, zugeführt. Weiterhin handelt es sich bei der SOFC-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC) um eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, die bei einer Betriebstemperatur von bis zu 1000°C betrie ben wird. Furthermore, a fuel cell has a cathode. Of the Cathode becomes an oxidizing agent, e.g. B. air, and the anode becomes a fuel, e.g. B. hydrogen supplied. Farther is the SOFC fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) around a high temperature fuel cell, which operated at an operating temperature of up to 1000 ° C will.

An der Kathode einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle bilden sich in Anwesenheit des Oxydationsmittels Sauerstoffionen. Die Sauerstoffionen passieren den Elektrolyten und rekom binieren auf der Anodenseite mit dem vom Brennstoff stammen den Wasserstoff zu Wasser. Mit der Rekombination werden Elektronen freigesetzt und so elektrische Energie erzeugt.Form on the cathode of a high temperature fuel cell oxygen ions in the presence of the oxidizing agent. The oxygen ions pass through the electrolyte and recom binary on the anode side with that from the fuel the hydrogen to water. With the recombination Electrons are released, generating electrical energy.

Der Feststoffelektrolyt einer SOFC-Brennstoffzelle ist für O^2--Ionen leitfähig, leitet dagegen jedoch keine Elektronen. Dabei wird üblicherweise Yttrium stabilisiertes Zirkonium oxyd, YSZ, als Material für den Feststoffelektrolyten verwen det. Der Feststoffelektrolyt ist zunächst gasdicht, um ein Durchtreten des Oxydationsmittels oder des Brennstoffes durch den Feststoffelektrolyten zu verhindern. Weiterhin ist der Elektrolyt möglichst dünn, damit die Wanderung der O^2-- Ionen erleichtert wird, der ohmsche Widerstand für die O^2-- Ionen also gering ist.The solid electrolyte of a SOFC fuel cell is conductive for O ^2- ions, but does not conduct electrons. Yttrium-stabilized zirconium oxide, YSZ, is usually used as the material for the solid electrolyte. The solid electrolyte is initially gas-tight in order to prevent the oxidizing agent or the fuel from passing through the solid electrolyte. Furthermore, the electrolyte is as thin as possible so that the migration of the O ² ions is facilitated, that is to say the ohmic resistance for the O ² ions is low.

Ein typischer Aufbau einer Brennstoffzelle besteht darin, z. B. die Anode oder die Kathode in Form eines ca. 2000 µm starken Substrats auszugestalten, das mit dem Material des Elektrolyten beschichtet ist. Dabei liegt die Dicke des Elektrolyten im Bereich von unter 20 µm, so daß eine Be triebstemperatur von lediglich 700-800°C für eine aus reichende O^2--Leitfähigkeit genügt. Dabei ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß die gesamte Zelle mechanisch stabil ist. Statt der Anode oder der Kathode kann auch ein Träger mit einer Dicke von ca. 2000 µm verwendet werden, auf den als dünne Schichten die Anode, die Anodenzwischenschicht, der Elektrolyt und die Kathode aufgebracht werden.A typical structure of a fuel cell is, for. B. the anode or the cathode in the form of an approximately 2000 microns thick substrate that is coated with the material of the electrolyte. The thickness of the electrolyte is in the range of less than 20 microns, so that an operating temperature of only 700-800 ° C is sufficient for a sufficient O ^2- conductivity. This advantageously results in the entire cell being mechanically stable. Instead of the anode or the cathode, a support with a thickness of approximately 2000 μm can also be used, on which the anode, the anode intermediate layer, the electrolyte and the cathode are applied as thin layers.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, besteht die Anode aus einer Keramik, die sowohl gasdurchlässig als auch elek trisch leitend ist. Da die keramischen Werkstoffe prinzi piell elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen, ist der Keramik der Anode ein Metallanteil zugefügt. Weiterhin darf das Material der Anode, das mit dem Elektrolyten in Kontakt steht, bei den hohen Betriebstemperaturen keine chemische Reaktionen hervorrufen. Schließlich muß das Mate rial der Anode an die Temperaturausdehnung der gesamten Brennstoffzelle angepaßt sein, damit bei den hohen Tempera turunterschieden zwischen der Betriebstemperatur und der Ruhetemperatur keine mechanischen Spannungen innerhalb der Brennstoffzelle auftreten.As is known from the prior art, the anode is made made of a ceramic that is both gas permeable and elec is tric leading. Since the ceramic materials are prinzi piell electrically insulating properties is a metal portion added to the ceramic of the anode. Farther the material of the anode that is in contact with the electrolyte There is no contact at the high operating temperatures cause chemical reactions. Finally, the mate rial of the anode to the thermal expansion of the entire Fuel cell must be adapted so that at high temperatures difference between the operating temperature and the No mechanical stresses within the resting temperature Fuel cell occur.

Als Material für die Anode wird eine Mischung aus einem Me tall und einer Keramik, ein sogenannter "Cermet", verwendet, der einerseits aus Nickel und andererseits aus YSZ besteht. Weiterhin weist der Cermet einen Anteil von Poren auf, so daß die Gasdurchlässigkeit der Anode gewährleistet ist.A mixture of a Me tall and a ceramic, a so-called "cermet", used which consists of nickel on the one hand and YSZ on the other. Furthermore, the cermet has a proportion of pores, so that the gas permeability of the anode is guaranteed.

Bei der Herstellung einer Brennstoffzelle wird zunächst ein Gemisch aus Nickeloxyd und YSZ zu einem Substrat gesintert. Anschließend wird, die Anodenzwischenschicht als dünne Schicht aufgetragen, die im wesentlichen die gleiche Zusam mensetzung wie die Anode aufweist, jedoch insgesamt kleinere Nickeloxyd- und YSZ-Partikel sowie kleinere Poren aufweist. Anschließend wird der Elektrolyt, der vollständig aus YSZ besteht, aufgebracht und gesintert. Schließlich wird die Ka thode, beispielsweise bestehend aus Perovskit, aufgesprüht. Eine Mehrzahl von derartigen Brennstoffzellen wird zu einem Stapel zusammengebaut und anschließend unter Zugabe von Was serstoff erneut erhitzt.When manufacturing a fuel cell, first one is Mixture of nickel oxide and YSZ sintered into a substrate. Subsequently, the anode intermediate layer as a thin Layer applied that is essentially the same together composition as the anode, but overall smaller Nickel oxide and YSZ particles and smaller pores. Then the electrolyte, which is made entirely of YSZ exists, applied and sintered. Finally the Ka method, for example consisting of perovskite, sprayed on. A plurality of such fuel cells become one Stack assembled and then adding what hydrogen heated again.

Dabei tritt eine Reduktion des Nickeloxyds auf, wobei der bei der Reduktion frei werdende Sauerstoff mit dem zugeführ ten Wasserstoff reagiert und in der Keramik zu Wasser umge setzt wird. Bei der Reduktion erfolgt also eine Umsetzung des Nickeloxyds in Nickelmetall. Da Sauerstoff frei wird, verändert sich bei der Reduktion die Größe der Nickeloxyd- bzw. Nickelpartikel, während gleichzeitig die Anzahl der Poren vergrößert wird. A reduction in the nickel oxide occurs, the in the reduction released oxygen with the supplied Hydrogen reacts and converts to water in the ceramic is set. The reduction is therefore implemented of nickel oxide in nickel metal. Since oxygen is released, the size of the nickel oxide or nickel particles, while at the same time the number of Pores is enlarged.

Insgesamt ergibt sich somit eine Anodenzwischenschicht, bei der eine mittlere Porengröße vorliegt, die um einen Faktor 2 bis 5 oder mehr kleiner als die Porengröße des Anodensub strates ist. Dieses wirkt sich vorteilhaft auf die elektro chemische Reaktivität aus. Denn die elektrochemischen Reak tionen finden an den sogenannten Drei-Phasenpunkten statt, bei denen Nickel, YSZ und Poren aneinandergrenzen. Je klei ner die Nickel- und die YSZ-Partikel sind und je kleiner die Poren sind, desto mehr Drei-Phasenpunkte existieren in der Anodenfunktionsschicht. Dabei muß gewährleistet sein, daß die Nickel-Partikel in Kontakt miteinander stehen, damit die elektrische Leitfähigkeit der Anodenzwischenschicht gewähr leistet ist. Andererseits müssen auch die YSZ-Partikel in Kontakt miteinander stehen, damit die Leitfähigkeit für die O^2--Ionen gewährleistet ist.Overall, there is an intermediate anode layer in which there is an average pore size that is a factor of 2 to 5 or more smaller than the pore size of the anode substrate. This has an advantageous effect on the electrochemical reactivity. Because the electrochemical reactions take place at the so-called three-phase points, at which nickel, YSZ and pores adjoin each other. The smaller the nickel and the YSZ particles and the smaller the pores, the more three-phase points exist in the anode functional layer. It must be ensured that the nickel particles are in contact with one another so that the electrical conductivity of the anode intermediate layer is guaranteed. On the other hand, the YSZ particles must also be in contact with one another so that the conductivity for the O ^2- ions is guaranteed.

Der Grund für die besondere Ausgestaltung der Anodenzwi schenschicht liegt darin, daß die elektrochemische Reaktion im wesentlichen im Bereich der Grenzschicht zwischen der Anode und dem Elektrolyten stattfindet, so daß nur dieser Grenzschichtbereich besondere Eigenschaften aufweisen muß. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die restliche Anode relativ große Poren aufweist, damit einerseits in ausrei chender Menge Wasserstoff der Anodenzwischenschicht zuge führt werden kann und andererseits das sich bildende Wasser aus der Anode abgeleitet werden kann. Somit wird eine Ver giftung und Funktionsuntüchtigkeit der Anode verhindert.The reason for the special design of the anodes layer lies in the fact that the electrochemical reaction essentially in the area of the boundary layer between the Anode and the electrolyte takes place, so that only this Boundary layer area must have special properties. It is also beneficial if the remaining anode has relatively large pores, so on the one hand it is sufficient The amount of hydrogen added to the anode interlayer can be led and on the other hand the water that forms can be derived from the anode. Thus a ver Poisoning and inoperability of the anode prevented.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, daß zur Gewähr leistung der Leitfähigkeit die Anode mindestens 30 Vol.% Nickel aufweisen muß. Andererseits ist aus dem Stand der Technik bekannt, daß sowohl die Anode als auch die Anoden zwischenschicht in ihrer Temperaturausdehnung an die Tempe raturausdehnung des Elektrolyten angepaßt sein muß. Daher wurden im Stand der Technik für Anoden Cermets verwendet, bei denen die Volumenanteile von Nickel und von YSZ ein Ver hältnis von 40 : 60 aufweisen. (Im Stand der Technik wird dieses häufig durch 40 Vol.% Nickel und 60 Vol.% YSZ be schrieben, wobei jedoch der Volumenanteil der Poren unbe rücksichtigt bleibt.)From the prior art it is known that to guarantee conductivity of the anode at least 30 vol.% Must have nickel. On the other hand, from the state of the Technique known that both the anode and the anodes intermediate layer in its temperature expansion to the temperature expansion of the electrolyte must be adapted. Therefore have been used in the prior art for anode cermets, where the volume fractions of nickel and YSZ are a ver have a ratio of 40: 60. (In the prior art often by 40% by volume nickel and 60% by volume YSZ wrote, but the volume fraction of the pores unbe remains considered.)

Die zuvor beschriebene Zusammensetzung der Anodenfunktions schicht weist jedoch den Nachteil auf, daß der Volumenanteil des Nickels und auch der Volumenanteil der Poren im Verhält nis zum Volumenanteil des YSZ zu gering ist, um eine optima le Anzahl von Drei-Phasenpunkten zu erzielen. Dieses wurde im Stand der Technik jedoch wegen der Notwendigkeit der Sta bilisierung der Anodenzwischenschicht in Kauf genommen, da die Anodenfunktionsschicht wie auch die Anode an die Tempe raturausdehnung des Feststoffelektrolyten angepaßt war. Die ses erforderte - wie oben beschrieben - den hohen Anteil von YSZ.The composition of the anode function described above However, layer has the disadvantage that the volume fraction of nickel and the proportion by volume of the pores in the ratio The volume share of the YSZ is too low to be an optimal to achieve le number of three-phase points. This was in the prior art, however, because of the need for sta bilization of the anode intermediate layer accepted because the anode functional layer as well as the anode to the tempe expansion of the solid electrolyte was adjusted. The As described above, this required the high proportion of YSZ.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, die elektrochemische Reaktivität der Anodenzwischenschicht zu vergrößern, um somit einen höheren Wirkungsgrad der Brennstoffzelle zu erreichen.The invention is therefore based on the technical problem the electrochemical reactivity of the anode intermediate layer to enlarge, thus a higher efficiency of the Reach fuel cell.

Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß in der Anodenzwischenschicht die Volumenanteile der Komponenten Nickel und YSZ im wesentli chen gleich groß sind. Dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Anodenzwischenschicht liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zwar die Anode aufgrund ihrer Dicke sicherlich an die Tempe raturausdehnung des Feststoffelektrolyten angepaßt werden muß, daß jedoch die dünne Anodenzwischenschicht wegen ihrer geringen Dicke nur in erheblich geringerer Weise mechani schen Spannungen ausgesetzt ist, die durch ein unterschied liches Temperaturausdehnungsverhalten relativ zum Feststoff elektrolyten auftreten. Somit ist es möglich, den Volumen anteil des YSZ zugunsten des Nickelvolumenanteils zu ver ringern. The technical problem outlined above is fiction solved according to that in the anode intermediate layer Volume shares of the components nickel and YSZ essentially are the same size. This training according to the invention the anode intermediate layer is based on the knowledge that indeed the anode due to its thickness to the tempe rature expansion of the solid electrolyte can be adjusted must, however, that the thin anode intermediate layer because of their small thickness mechani only in a considerably smaller way is exposed to tensions caused by a difference Lich thermal expansion behavior relative to the solid electrolytes occur. It is therefore possible to increase the volume share of the YSZ in favor of the nickel volume share wrestle.

Da als Ausgangsstoff Nickeloxyd verwendet wird, das durch eine Reduktion in Nickel unter Freisetzung von Sauerstoff umgesetzt wird, wird durch die Verwendung eines größeren Nickeloxydanteils beim Ausgangsmaterial auch die Anzahl der Poren vergrößert, die im fertigen Material der Anodenzwi schenschicht vorhanden sind. Ein höherer Nickel-Gehalt führt somit zwangsläufig auch zu einer Erhöhung der Porosität.Since nickel oxide is used as the starting material, which by a reduction in nickel with the release of oxygen is implemented by using a larger one Nickel oxide content in the starting material also the number of Pores enlarged in the finished material of the anode layer are present. A higher nickel content leads thus inevitably also an increase in porosity.

In bevorzugter Weise weichen in der Anodenzwischenschicht die Volumenanteile der Komponenten Nickel und YSZ um weniger als 5 Vol.% voneinander ab. Dadurch wird sichergestellt, daß die Volumenanteile der Komponenten Nickel und YSZ im wesent lichen gleich groß sind.Preferably, soft in the intermediate anode layer the volume fractions of the components nickel and YSZ by less than 5% by volume. This ensures that the volume proportions of the components nickel and YSZ essentially are the same size.

Weiterhin ist in bevorzugter Weise der Volumenanteil der Poren in der Anodenzwischenschicht im wesentlichen gleich groß wie die Volumenanteile der Komponenten Nickel und YSZ. Dabei wird in bevorzugter Weise angestrebt, daß der Volumen anteil der Poren im wesentlichen weniger als 10 Vol.% von den Volumenanteilen der Komponenten Nickel und YSZ abweicht. Dadurch wird insgesamt in vorteilhafter Weise erreicht, daß das Verhältnis der Volumenanteile von Nickel, YSZ und Poren nahe bei 1 : 1 : 1 liegt.Furthermore, the volume fraction is preferably Pores in the anode interlayer are substantially the same as large as the volume fractions of the components nickel and YSZ. It is preferred that the volume proportion of pores essentially less than 10% by volume deviates from the volume proportions of the components nickel and YSZ. As a result, it is advantageously achieved that the ratio of the volume fractions of nickel, YSZ and pores is close to 1: 1: 1.

In weiter bevorzugter Weise beträgt die Dicke der Anoden zwischenschicht weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 10 µm und insbesondere zwischen 0,5 und 5 µm. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß durch die Verringerung des Volumenanteils des YSZ die Änderung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten nur einen geringen Einfluß auf die Stabilität des Verbundes aus Elektrolyten, Anodenzwischen schicht und Anode ausübt.The thickness of the anodes is more preferably intermediate layer less than 50 microns, preferably less than 10 µm and in particular between 0.5 and 5 µm. This will advantageously achieved that by reducing of the volume fraction of the YSZ the change of the thermal Expansion coefficients only have a small influence on the Stability of the composite of electrolytes, anode between layer and anode.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Beschichtung eines Anodensubstrates mit einer Anodenfunktionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. The following is an embodiment of a coating an anode substrate with an anode functional layer according to the present invention described in detail.

Zunächst wird eine Funktionsschichtsuspension aus 28,33 g NiO-Pulver und 14,9 g YSZ-Pulver hergestellt, so daß sich ein Volumenverhältnis von Ni/YSZ von 1 : 1 ergibt. Das NiO- Pulver und das YSZ-Pulver werden in eine Flasche eingewogen und mit 62,5 ml Ethanol, 0,5 g Polyethylenimin (PEI) und 50 g Mahlkugeln aus YSZ mit einem Durchmesser von ungefähr 0,5 mm versetzt. Anschließend wird die Funktionsschichtsuspen sion ca. 100 Stunden auf einer Rollenbank mit 100 U/min gemahlen.First, a functional layer suspension made of 28.33 g NiO powder and 14.9 g of YSZ powder prepared so that gives a volume ratio of Ni / YSZ of 1: 1. The NiO Powder and the YSZ powder are weighed into a bottle and with 62.5 ml ethanol, 0.5 g polyethyleneimine (PEI) and 50 g grinding balls made of YSZ with a diameter of approximately 0.5 mm offset. Then the functional layer suspension sion approx. 100 hours on a roller bench at 100 rpm ground.

Danach werden die Kugeln von der Funktionsschichtsuspension abgetrennt und die Funktionsschichtsuspension wird mit Etha nol verdünnt, so daß ein Gesamtfeststoffgehalt von 50 g/l resultiert.Then the balls are removed from the functional layer suspension separated and the functional layer suspension is with Etha nol diluted so that a total solids content of 50 g / l results.

Für eine Beschichtung mit einer Anodenfunktionsschicht wird das vorgereinigte Anodensubstrat auf eine einwandfreie Ober fläche und unbeschädigte Ecken und Kanten kontrolliert. Danach wird das Anodensubstrat mit Ethanol getränkt und in eine Gießapparatur eingebaut und waagerecht ausgerichtet. Ein vorgegebenes Volumen der Funktionsschichtsuspension, das entsprechend der Substratgröße, der geforderten Funktions schichtdicke und dem Feststoffgehalt der Funktionsschicht suspension berechnet wird, wird abgemessen und auf das dop pelte Volumen verdünnt. Anschließend wird die verdünnte Funktionsschichtsuspension auf das eingebaute Anodensubstrat aufgegeben. Durch Beaufschlagen mit einem leichten Unter druck von 150-300 Torr wird das Lösungsmittel der Funktio nsschichtsuspension nach unten durch das Anoodensubstrat abgesaugt, so daß der Feststoff bestehend aus NiO/YSZ an der Oberfläche des Anodensubstrats eine Schicht ausbildet.For a coating with an anode functional layer the pre-cleaned anode substrate to a perfect surface surface and undamaged corners and edges checked. Then the anode substrate is soaked with ethanol and in a casting apparatus installed and aligned horizontally. A predetermined volume of the functional layer suspension, the according to the substrate size, the required function layer thickness and the solids content of the functional layer suspension is calculated, measured and applied to the dop diluted volume. Then the diluted Functional layer suspension on the built-in anode substrate given up. By applying a light under Pressure of 150-300 Torr becomes the solvent of the function Layer suspension down through the anood substrate suctioned off, so that the solid consisting of NiO / YSZ on the Surface of the anode substrate forms a layer.

Beispielsweise werden für eine Anodensubstratfläche von 120 × 120 mm² 6 ml Funktionsschichtsuspension auf 12 ml verdünnt, wobei eine Schichtdicke der herzustellenden Anodenfunktions schicht von 5 µm erzielt werden soll. For example, diluted ml for an anode substrate area of 120 × 120 mm ² 6 ml of suspension to the functional layer 12, a layer thickness of the manufactured anode functional layer is to be achieved by .mu.m. 5

Nach der Ausbildung der Schicht aus NiO/YSZ auf der Ober fläche des Anodensubstrats wird das Anodensubstrat aus der Gießapparatur ausgebaut und bei Raumtemperatur und an Luft ca. 3 bis 15 Std. getrocknet. Anschließend wird der Verbund aus Anodensubstrat und Anodenfunktionsschicht bei ca. 1000°C 3 Std. calciniert. Anschließend kann der calcinierte Ver bund aus Anodensubstrat und Anodenfunktionsschicht mit der Elektrolytschicht versehen werden und der Verbund aus der Anode, der Anodenfunktionsschicht und dem Elektrolyten wird bei 1400°C gesintert. Anschließend wird die Kathode aufge bracht und bei 1200°C gesintert. Eine vorgegebene Anzahl von derartigen Brennstoffzellen werden zu einem Stapel mit einander verbunden und unter Anwendung von Wasserstoff redu ziert. Bei der Reduktion wird das NiO zu Nickelmetall redu ziert, wobei die Volumenverhältnisse in der Anodenfunktions schicht der fertigen SOFC-Brennstoffzelle aus Nickel, YSZ und Poren ungefähr bei 1 : 1 : 1 liegt.After the formation of the layer of NiO / YSZ on the upper surface of the anode substrate, the anode substrate is made from the Casting equipment removed and at room temperature and in air dried for approx. 3 to 15 hours. Then the composite from anode substrate and anode functional layer at approx. 1000 ° C Calcined for 3 hours. Then the calcined Ver bundle of anode substrate and anode functional layer with the Electrolyte layer are provided and the composite from the Anode, the anode functional layer and the electrolyte sintered at 1400 ° C. The cathode is then opened brings and sintered at 1200 ° C. A predetermined number of such fuel cells become a stack with joined together and using hydrogen redu graces. During the reduction, the NiO is reduced to nickel metal graces, the volume ratios in the anode function layer of the finished SOFC fuel cell made of nickel, YSZ and pores is approximately 1: 1: 1.

Claims

1. Fuel cell

1. with a solid electrolyte consisting of yttrium-stabilized zirconium oxide (YSZ),
2. with an anode and
3. with an anode intermediate layer,
4. wherein the anode intermediate layer is arranged between the electrolyte and the anode and
5. wherein the anode and the anode intermediate layer consist of a cermet made of nickel and YSZ, which has a porosity,

characterized,

1. that in the anode intermediate layer, the volume parts of the components nickel and YSZ are essentially the same size.

2. Fuel cell according to claim 1, characterized net that the volume share in the anode intermediate layer le of the components nickel and YSZ by less than 5 Vol .-% differ from each other.

3. Fuel cell according to claim 1 or 2, characterized records that in the anode intermediate layer the volume proportion of pores essentially the same size as that Volume shares of the components nickel and YSZ is.

4. Fuel cell according to claim 1 or 2, characterized records that in the anode intermediate layer the volume proportion of pores essentially less than 10% by volume of the volume fractions of the components nickel and YSZ deviates.

5. Fuel cell according to one of claims 1 to 4, there characterized by the thickness of the anodes between layer less than 50 microns, preferably less than 10 µm, in particular between 0.5 and 5 µm.