EP1313892A1

EP1313892A1 - Verfahren zum erzeugen einer festelektrolytschicht auf einem substrat

Info

Publication number: EP1313892A1
Application number: EP01965211A
Authority: EP
Inventors: Nikolai Trofimenko; Michael Kuznecov; Peter Otschik; Winfried Schaffrath; Robert Fleck
Original assignee: Siemens AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-05-28
Also published as: WO2002016669A1; US7087336B2; US20030148163A1; AU2001285902A1

Abstract

Bei dem Verfahren wird einem ZrO2-Ausgangsmaterial (2) ein Sinteradditiv (4) zugegeben, wodurch sich während eines Sin-terverfahrens eine Flüssigphase ausbildet und eine Flüssig-phasensinterung bei einer reduzierten Sintertemperatur ver-glichen mit der notwendigen Sintertemperatur ohne dem Sin-teradditiv (4) ermöglicht ist. Durch die reduzierte Sinter-temperatur wird die Ausbildung einer Fremdphasenschicht zwi-schen einem Substrat (10) und der darauf aufgebrachten gas-dichten Schicht (12) bestehend aus vollstabilisiertem ZrO2 weitgehend verhindert. Ein derartiges Verfahren eignet sich insbesondere zum Erzeugen der Festelektrolytschicht (14) auf einer Kathode (16) einer Hochtemperaturbrennstoffzelle (18).

Description

Beschreibung

Verfahren zum Erzeugen einer Festelektrolytschicht auf einem Substrat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Festelektrolytschicht, bestehend aus einer vollstabilisierten Zirkonoxid-Schicht, auf einem Substrat.

Die Festelektrolytschicht aus vollstabilisiertem Zirkonoxid

(Zr0₂) wird in vielen technischen Bereichen als ionenleitende Schicht eingesetzt. In der Regel wird dabei eine möglichst dichte Festelektrolytschicht angestrebt. Dies betrifft beispielsweise das Gebiet der Energietechnik, hier insbesondere im Hinblick auf eine Hochtemperaturbrennstoffzelle, sowie die Sensorik, hier insbesondere das Gebiet betreffend Gassensoren.

Unter vollstabilisiertem Zirkonoxid wird die stabile kubische Phase des Zirkonoxids verstanden. Um die kubische Phase zu erhalten, wird das Zirkonoxid mit einem Oxid eines der Metalle der seltenen Erden, insbesondere mit Yttriumoxid, dotiert. Dabei werden dem Zirkonoxid eine Menge von etwa 8 bis 12 mol% Yttriumoxid beigegeben, um sicherzustellen, dass das Zirkonoxid unabhängig von der Temperatur in der stabilen kubischen Phase vorliegt. Im Vergleich zu der tetragonalen oder der monoklinen Phase des Zirkonoxids weist die kubische Phase eine deutlich höhere Ionenleitfähigkeit auf. Daher wird für die Festelektrolytschicht die kubische Phase angestrebt, wie dies beispielsweise der EP 0 414 575 AI zu entnehmen ist. Zur Erhöhung der Ionenleitfähigkeit wird in diesem Dokument die Einlagerung von Metalloxiden im vollstabilisierten Zirkonoxid vorgeschlagen.

Neben dem vollstabilisierten Zirkonoxid wird ein sogenanntes mit lediglich 2 bis 2,5 mol% Yttriumoxid teilstabilisiertes Zirkonoxid in vielen technischen Anwendungsbereichen als > cυ ) r h-¹ h-¹ cn o Cπ O Cπ o π r+ ιQ φ tr co σ Cd sQ < < <n er rt < tsi 0 <! ^ ^ QL co ι-3 3 Φ <n X rt •n co H tc QL O

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schicht findet ein Ionenaustausch zwischen dem Brennstoff und dem Sauerstoff statt, so dass sich zwischen den beiden Elektroden eine elektrische Spannung ausbildet. Die Zr0₂-Schicht als Festelektrolytschicht uss daher einerseits eine gute Ionenleitfähigkeit aufweisen und andererseits weitgehend gasdicht sein, um einen direkten Kontakt zwischen Brenngas und Sauerstoff zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zum Erzeugen einer qualitativ hochwertigen Festelektrolytschicht anzugeben.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Festelektrolytschicht, bestehend aus einer vollstabilisierten und insbesondere gasdichten Zr0₂- Schicht auf einem Substrat, bei dem

- ein Zr0₂-Ausgangsmaterial zusammen mit einem Sinteraddit_^iv als Grünschicht auf das Substrat aufgebracht wird,

- durch anschließendes Erhitzen das Sinteradditiv eine Flüs- sigphase ausbildet, und bei dem

- die Grünschicht durch eine Flüssigphasensinterung bei einer reduzierten .Sintertemperatur verglichen mit der notwendigen Sintertemperatur ohne dem Sinteradditiv verdichtet wird.

Mit diesem Verfahren ist aufgrund des Sinterprozesses eine kostengünstigste Erzeugung der insbesondere mit 8-12 mol% Y₂0₃ (Yttriumoxid) versehenen vollstabilisierten Zr0₂-Schicht als Festelektrolytschicht ermöglicht. Durch die niedrige Sintertemperatur wird zugleich eine qualitativ hochwertige Festelektrolytschicht ausgebildet, deren Qualität mit der einer mittels EVD-Prozess aufgebrachten Festelektrolytschicht vergleichbar ist.

Der wesentliche Punkt ist hierbei darin zu sehen, dass durch die Zugabe eines geeigneten Sinteradditivs eine Flüssigphasensinterung bei einer reduzierten Sintertemperatur ermöglicht wird. Dadurch erfolgt die Sinterung, also die Verdich- tung der Grünschicht bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen.

Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass beim Erzeugen der Festelektrolytschicht mittels herkömmlichen Sinterverfahren das Problem besteht, dass sich aufgrund der hohen Sintertemperaturen von 1400°C für Zr0₂ eine Fremdphasenschicht zwischen dem Substrat und der eigentlichen gasdichten Schicht ausbildet. Dies ist insbesondere auf dem Gebiet der Hochtemperaturbrennstoffzelle von wesentlichem Nachteil. Denn die beim herkömmlichen Sinterverfahren entstehende Fremdphasenschicht behindert die Ionenleitung und führt zu einem geringen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle. Durch die im Vergleich zu der „normalen" Sintertemperatur für Zr0₂ von etwa 1400°C geringeren Sintertemperatur wird die Ausbildung einer Fremdphasenschicht weitgehend unterbunden. Die Ausbildung der Fremdphasenschicht ist als thermodynamischer Prozess wesentlich von der Temperatur abhängig.

Als Grünschicht oder Grünkörper wird im Allgemeinen die für das Sintern vorbereitete Probe verstanden. Ein solcher Grünkörper weist beispielsweise neben dem beispielsweise mit 8- 12mol% Y₂0₃ dotierten Zr0₂-Pulver ein Bindemittel und eine vergleichsweise hohe Feuchtigkeit auf, so dass die Formgebung und Verarbeitbarkeit ermöglicht ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Sinteradditiv Bornitrid (BN) , Wismutoxid (Bi0₂) , Kupferoxid (CuO) oder eine Kombination dieser Verbindungen beigegeben. Diese Ver- bindungen eignen sich in besonders vorteilhafter Weise zur

Reduzierung der Sintertemperatur durch Ausbildung einer Flüssigphase. Als besonders geeignet hat sich hierbei Bornitrid erwiesen, welches während des Sinterprozesses an Luft zu Boroxid (B₂0₃) oxidiert wird. B₂0₃ befindet sich bereits bei Temperaturen oberhalb etwa 400°C in einer Flüssigphase und ist für eine partielle Zr0₂-Auflösung und einen Zr0₂-Trans- port innerhalb der Schicht verantwortlich, was die Sinterung, also die Verdichtung, begünstigt. Bevorzugt wird daher als Sinteradditiv direkt B₂0₃ verwendet.

Zweckdienlicherweise werden etwa zwischen 0,5 und 3 Gew.-% Sinteradditiv beigegeben. Dieser Bereich hat sich als geeignet erwiesen, um die Flüssigphasensinterung bei reduzierter Sintertemperatur zu begünstigen.

Vorzugsweise werden bei dem Verfahren die Prozessparameter wie Aufheizrate, Sintertemperatur und Haltezeit, derart gewählt, dass bei Erreichen der reduzierten Sintertemperatur die Flüssigphase noch vorliegt und dass die verdichtete Schicht am Ende des Sinterprozesses weitgehend frei vom Sinteradditiv ist. Damit wird gewährleistet, dass einerseits eine Flüssigphasensinterung bei reduzierter Temperatur gewährleistet und damit die Ausbildung einer Fremdphasenschicht weitgehend verhindert ist. Andererseits weist die fertig gesinterte gasdichte Schicht keine Rückstände des Sinteradditivs auf, die zu einer Beeinträchtigung der Eigenschaften der Schicht führen könnten.

Vorzugsweise wird hierbei eine maximale Sintertemperatur von unter 1400°C und insbesondere von unter 1300°C eingestellt. Zweckdienlicherweise liegt die Sintertemperatur dabei zwi- sehen 1100°C und 1300°C. Bei diesen Temperaturen findet bereits eine Verdichtung aufgrund des Vorliegens der Flüssigphase statt und die Ausbildung einer Fremdphasenschicht wird unterbunden.

Zweckdienlicherweise wird bei dem Verfahren eine Aufheizrate von 4 bis 7K/min eingestellt.

Vorzugsweise wird auf das Substrat eine Grünschicht mit Sinteradditiv und eine Zr0₂-Schicht ohne Sinteradditiv aufge- bracht. Die beiden Schichten liegen also geschichtet auf dem Substrat. Die Zr0₂-Schicht ohne Sinteradditiv kann dabei ebenfalls als eine Grünschicht ausgebildet sein oder bereits vorgesintert sein. Beim anschließenden Fertigsintern verbinden sich die beiden Schichten zu einer homogenen gasdichten Schicht. Durch den schichtweisen Aufbau wird der Sinterpro- zess günstig beeinflusst und ein gutes Sinterergebnis wird erzielt.

Vorteilhafterweise bildet sich bei dem Verfahren eine fertig gesinterte Zr0₂-Schicht mit einer Porosität von kleiner 5 Vol% aus. Die Porosität liegt hiermit um mindestens den Faktor 2 unter der Porosität einer herkömmlich gesinterten Schicht.

Zweckdienlicherweise wird eine Schichtdicke zwischen 5 und lOOμm aufgebracht. Damit wird einerseits eine mechanisch sta- bile Beschichtung gewährleistet. Andererseits werden gute elektrochemische Eigenschaften sowie eine hohe Gasundurchlässigkeit erreicht, was für den Einsatz bei einer Brennstoffzelle wesentlich ist.

Vorteilhafterweise wird mit dem Verfahren eine gasdichte

Schicht mit einer Luftdurchlässigkeit (Leckrate) von < 10^~3 mbar'1/s'cm², und insbesondere von etwa 2'10^~4 mbar'1/s'cm² ausgebildet. Damit liegt die Luftdurchlässigkeit etwa um 2 Größenordnungen unter den Werten, die bei einem herkömmlichen Sinterverfahren erreicht werden. Gleichzeitig wird eine Lüft- undurchlässigkeit erreicht, die vergleichbar mit der durch ein EVD-Verfahren erzielbaren Luftundurchlässigkeit ist.

Das Verfahren mit der Beigabe eines geeigneten Sinteradditivs zur Reduzierung der Sintertemperatur aufgrund der Begünstigung einer Flüssigphasensinterung ermöglicht daher die Ausbildung einer gasdichten Schicht, die qualitativ mit einer EVD-aufgedampften Schicht vergleichbar, jedoch gegenüber dem EVD-Verfahren wesentlich kostengünstiger ist.

Weitere bevorzugte Ausführungen und bevorzugte Anwendungsgebiete sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:

FIG 1 einen Verfahrensablauf zum Aufbringen einer gasdichten Zr0₂-Schicht, FIG 2 einen alternativen Verfahrensablauf FIG 3 eine Skizze einer planaren Hochtemperaturbrennstoff- zelle,

FIG 4 die Anordnung eines als λ-Sonde ausgebildeten Gassensor in einer Leitung, und FIG 5 einen Aufbau zur Bestimmung der Luftdurchlässigkeit (Leckrate) der gasdichten Schicht.

Gemäß dem Verfahrensablauf nach FIG 1 werden ein Zr0₂-Aus- gangsmaterial 2 sowie ein Sinteradditiv 4, insbesondere Bornitrid, in einem Mischbehälter 6 in einem ersten Verfahrensschritt I miteinander vermischt. Sowohl das Sinteradditiv 4 als auch das Zr0₂-Ausgangsmaterial liegen vorzugsweise pul- verförmig vor. Unter Zr0₂-Ausgangsmaterial wird hierbei ein Pulvergemisch aus Zr0₂ mit Zusätzen von üblicherweise 8-12 mol% Yttriumoxid (Y₂0₃) und/oder Magnesiumoxid (MgO) und/oder Calciumoxid (CaO) verstanden. Als weitere Zusätze können Aluminiumoxid (A1₂0 ) und Ceroxid (Ce0₂) hinzugefügt werden. Durch diese Zusätze wird eine sogenannte vollstabilisierte gasdichte Zr0-Schicht ausgebildet.

In einem zweiten Verfahrensschritt II wird das Pulvergemisch aus Zr0₂ und Bornitrid dispergiert und zu einer verarbeitbaren Paste, dem sogenannten Grünmaterial 6, verarbeitet. Hierzu wird dem Pulvergemisch insbesondere Wasser und Bindemittel zugeführt.

In einem dritten Verfahrensschritt III wird das Grünmaterial 6 als Grünschicht 8 auf ein Substrat 10 aufgebracht. Dies geschieht beispielsweise mittels Siebdruckverfahren, Vakuum- schlickerguß, Druckfiltration oder sogenanntem Slip-Casting, einer besonderen Art des Schlickergusses. Je nach Konsistenz kann das Grünmaterial 6 auch mittels Naßpulverspritzen auf das Substrat 10 aufgetragen werden. Die Grünschicht 8 hat beispielsweise eine Gründicke Dl von 80μm und eine Porosität von etwa 50Vol.%.

Im anschließenden Verfahrensschritt 4 wird das Substrat 10 mit der aufgebrachten Grünschicht 8 bis zu einer maximalen Sintertemperatur von 1300 °C mit einer Aufheizrate zwischen 4 bis 7 K/min aufgeheizt und auf der Sintertemperatur etwa 5 Stunden gesintert, so dass sich eine gasdichte Schicht 12 be-- stehend aus vollstabilisiertem Zirkonoxid ausbildet. Aufgrund des Schrumpfungsprozesses während des Sinterns weist die gas- dichte Schicht 12 nach dem Sintern lediglich eine Schichtdicke D2 von etwa 30 bis 40 μm auf. Ihre Porosität liegt unter 5 Vol.%. Ihre Luftdurchlässigkeit, auch als Leckrate bezeichnet, liegt bei etwa 2'10^~4 mbar'l/s^*cm². Die Bestimmung der Leckrate richtet sich dabei nach der DIN 28402.

Bei dem Verfahren wird durch Zugabe des Sinteradditivs 4, insbesondere Bornitrid, ein Flüssigphasensintern des Zr0₂ initiiert. Dadurch wird die zum Sintern notwendige Sintertemperatur von Zr0₂ abgesenkt (reduzierte Sintertemperatur) . Gleichzeitig treten beim Flüssigphasensintern aufgrund der geringen Viskosität keine oder nur geringe Spannungen in der aufzubringenden Schicht auf.

Bei dem Verfahren wird hierbei beim Aufheizen der Grünschicht 8 das BN an Luft bei Temperaturen oberhalb 800 °C zu B₂0₃ oxi- diert. B₂0₃ liegt bereits bei Temperaturen oberhalb von 400 °C als Flüssigphase vor. Durch die B₂0₃ Flüssigphase wird eine partielle Zr0₂-Auflösung hervorgerufen und der Zr0₂-Transport innerhalb der Schicht bereits bei der reduzierten Sintertem- peratur ermöglicht. Die Verdichtung der Schicht erfolgt daher bereits bei Temperaturen zwischen 1100°C und 1300°C, also deutlich unterhalb der üblichen notwendigen Sintertemperatur co co IV) N3 h-¹ h-¹

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Ein derartiges Verfahren zum Aufbringen einer gasdichten Zr0₂-Schicht 12 eignet sich insbesondere zum Aufbringen einer Zr0₂-Elektrolytschicht 14 auf einer Elektrode, insbesondere auf der Kathode 16 einer Hochtemperaturbrennstoffzelle 18, wie sie gemäß FIG 3 stark vereinfacht in einer planaren Ausführung dargestellt ist.

Alternativ zu der planaren Ausführung sind auch röhrenförmige Brennstoffzellen 18 bekannt. Bei diesen ist die Festelektro- lytschicht 14 zwischen einer innenliegenden Kathodenröhre und einer äußeren Anodenröhre umgeben. Die Grünschicht 8, welche nach dem Sintern die Festelektrolytschicht 14 ausbildet, wird beispielsweise mittels Rundsiebdruck auf die Kathodenröhre aufgebracht. Als Material für die Kathode 16 und die Anode 20 wird in der Regel ein poröses Perowskitmaterial (Laι__xCa_xMn0₃) verwendet.

Bei der Brennstoffzelle 18 ist die Festelektrolytschicht 14 zwischen der Kathode 16 und einer Anode 20 angeordnet. Beim Betrieb der Brennstoffzelle 18 wird die Kathode 16 mit Luft oder mit Sauerstoff 0₂ und die Anode 20 mit Brenngas, beispielsweise Wasserstoff H₂ überstrichen. Über die Elektrolytschicht 14 findet von der Luftgasseite ein Sauerstoffio- nentransport zur Brenngasseite statt, und eine elektrische Spannung^" wird erzeugt.

Um einen hohen Effizienzgrad der Brennstoffzelle 18 zu erzielen, muss die Elektrolytschicht 14 auf der einen Seite möglichst gasdicht sein, um einen direkten Kontakt zwischen dem Sauerstoff und dem Brenngas zu verhindern. Andererseits muss sie eine gute Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweisen. Hierzu ist zunächst erforderlich, dass das Zirkonoxid in der kubischen Phase vorliegt, also vollstabilisiert ist. Die Sauerstoffionenleitung würde jedoch durch die Ausbildung einer Fremdphasenschicht zwischen der Kathode 16 und der Festelektrolytschicht 14 verschlechtert werden, wie sie bei einem herkömmlichen Sinterverfahren ausgebildet wird. co CO IV) IV) h-> cπ o Cπ o cπ O cπ

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mittelt. Dabei wird ein bestimmter Differenzdruck zwischen den beiden Seiten der gasdichten Schicht 12 angelegt. Die Bestimmung der Leckrate q_L (bzw. der spezifischen Leckrate q_LF) erfolgt dabei nach folgenden Formeln,

q_L = dp/dt'V [mbar"l/s'cm²] , bzw. q_LF = dp/dfV/F [mbar-1/s-cm²]

wobei F die zu prüfende Fläche und dp der Druckanstieg bzw. Druckabfall in der Messzeit dt im Volumen V ist.

Zur Bestimmung der Leckrate q_L wird nach FIG 5 vorgegangen. Eine Probe 40, beispielsweise eine röhrenförmige poröse Kathode 16 für eine Brennstoffzelle 18 mit der darauf aufge- brachten Elektrolytschicht 14, wird in einen speziellen Adapter 42 eingebracht. Dieser weist ein Fenster 44 mit definierter Fläche F auf und dichtet bis auf das Fenster 44 die Probe 40 zur Umgebung hin vollständig ab. Über eine Pumpleitung 46 wird aus dem Hohlraum der röhrenförmigen Probe 40 über ein erstes Ventil 48A und ein zweites Ventil 48B mittels einer Pumpe 50 Luft abgepumpt und ein Unterdruck erzeugt. Bei Erreichen eines bestimmten Unterdrucks werden die Ventile 48B,48A geschlossen und der Verlauf des Druckanstiegs aufgrund der durch das Fenster 44 definierten Leckfläche mittels eines Drückmessers 52 erfasst. Der Druckverlauf 52 wird von einer Auswerteeinheit 54 ausgewertet. Zum Entlüften nach dem Messzyklus steht ein weiteres Ventil 48C zur Verfügung.

Zur Bestimmung der Leckrate q_L wird der Druckanstieg über eine Messzeit dt von 30 bis 600s erfasst. Der anfänglich eingestellte Differenzdruck (Unterdruck zwischen dem Hohlraum der Probe und der Außenumgebung) beträgt lbar, die Messung erfolgt bei Raumtemperatur und das Prüfgas ist Luft. Mit einem derartigen Messaufbau wird für eine nach dem oben be- schriebenen Verfahren aufgebrachte gasdichte Schicht 12 eine spezifische Leckrate q_LF von etwa 2'10^-4 mbar"l/s-cm² bestimmt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen einer Festelektrolytschicht, beste- hend aus einer vollstabilisierten Zirkonoxid (Zr0₂) -Schicht auf einem Substrat (10), bei dem

- ein Zr0₂-Ausgangsmaterial (2) zusammen mit einem Sinteradditiv (4) als Grünschicht (8,8A, 8B) auf das Substrat (10) aufgebracht wird, - durch anschließendes Erhitzen das Sinteradditiv (4) eine Flüssigphase ausbildet und bei dem

- die Grünschicht (8,8A, 8B) durch eine Flüssigphasensinterung bei einer reduzierten Sintertemperatur verglichen mit der nötwendigen Sintertemperatur ohne dem Sinteradditiv (4) verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Sinteradditiv (4) Bornitrid (BN) oder Wismutoxid (Bi0₂) oder Kupferoxid (CuO) oder Boroxid (B₂0₃) oder eine Kombination dieser Verbindungen beigegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen 0,5-3 Gew.% Sinteradditiv (4) beigegeben werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei^'dem die Prozessparameter wie Aufheizrate, Sintertemperatur und Haltezeit, derart gewählt werden, dass bei Erreichen der reduzierten Sintertemperatur die Flüssigphase noch vorliegt, und dass die verdichtete Schicht (12) weitgehend frei vom Sinteradditiv (4) ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine maximale Sintertemperatur von unter 1400 °C und insbesondere von unter 1300°C eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die maximale Sintertemperatur auf einen Wert zwischen 1100°C und 1300°C eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Aufheizrate von 4-7 K/min eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf das Substrat (10) eine Grünschicht (8B) mit dem Sinterad- ditiv (4) und eine Zr0₂-Schicht (8A) ohne dem Sinteradditiv i (4) aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich eine gasdichte Zr0₂-Schicht (12) mit einer Porosität von <5 Vol.% ausbildet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gasdichten Schicht (12) mit einer Schichtdicke (D2) zwischen 5-100 μm ausgebildet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die gasdichten Schicht (12) mit einer Luftdurchlässigkeit von < 10^~3 mbar"l/s"cm² und insbesondere von etwa 2'10^~4 mbar'l/s"cm² ausgebildet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Elektrode (16) einer Brennstoffzelle (18) mit der Zr0₂-Schicht (12) als Festelektrolytschicht beschichtet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Zr0₂-Schicht (12) auf ein Sensorbauteil, insbesondere für einen Gassensor (30) , als Festelektrolytschicht aufgebracht wird.

14. Brennstoffzelle (18) mit einer Elektrode (16), auf der eine vollstabilisierte Zr0₂-Schicht (12) als Festelektrolyt- schicht nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgebracht ist.

15. Sensorbauteil, insbesondere Gassensor (30) mit einer vollstabilisierten Zr0₂-Schicht (12) als Festelektrolytschicht, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufgebracht ist.