Herstellung ultradünner Zirkonoxid-Elektrolytschichten durch Abscheidung nanophasiger Pulver

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Vaßen
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2001
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5175626

Zirkonoxid-Schichten mit Dicken von 1 µm und darunter sollen mit hohen Auftragsraten durch Abscheidung nanophasiger Partikel auf vorgesinterte NiO/ZrO2-Anodensubstrate realisiert werden. Diese Schichtdicken lassen sich mit ausreichender Homogenität und guten mechanischen Kennwerten nur herstellen, wenn die Korngröße ca. eine Größenordnung kleiner als die Schichtdicke ist, d.h. bei Verwendung nanophasiger Pulver zur Beschichtung. Abgesenkte Sintertemperaturen mit positivem Einfluß auf die elektrochemische Aktivität der Anodenfunktionsschicht und die Ebenheit der Anoden-Elektrolyt-Einheiten werden erwartet. Die Schichtherstellung soll durch Abscheidung von nanophasigen Pulvern, die über Niederdruck - Flammsynthese und andere Verfahren hergestellt wurden, erfolgen. Dazu ist geplant, aus diesen Pulvern Suspensionen mit hohem Feststoffgehalten zu entwickeln und mit naß-chemischen Verfahren Substrate zu beschichten. Die Entwicklung von Suspensionen aus Nanopartikeln stellt ein hoch aktuelles Arbeitsgebiet dar. Speziell die Verarbeitung der hier untersuchten Nanopartikel aus der Gasphase mit ihren günstigen Pulvereigenschaften, wie enge Korngrößenverteilung und geringe Agglomerationen, sind wissenschaftliches Neuland. Ähnliches gilt für die Anwendung dieser Suspensionen aus Nanopartikel zur Fertigung von Dünnschicht-Elektrolyten für die Hochtemperaturbrennstoffzelle.Neben der konkreten Anwendung lassen die zu erwartenden Erkenntnisse ein großes Potential für andere Anwendungen erwarten, da die vorgestellten Verfahren die Lücke zwischen den typischen pulvertechnologischen Beschichtungsverfahren mit Schichtdicken über 10 µm und den Dünnschichtverfahren aus der Gasphase schließen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1060: Neuartige Schichtstrukturen für Brennstoffzellen