DE102018216756A1 - Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell - Google Patents

Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell Download PDF

Info

Publication number
DE102018216756A1
DE102018216756A1 DE102018216756.7A DE102018216756A DE102018216756A1 DE 102018216756 A1 DE102018216756 A1 DE 102018216756A1 DE 102018216756 A DE102018216756 A DE 102018216756A DE 102018216756 A1 DE102018216756 A1 DE 102018216756A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
electromagnetic radiation
sintered
electrochemical cell
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018216756.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Nicolas Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018216756.7A priority Critical patent/DE102018216756A1/en
Priority to PCT/EP2019/074983 priority patent/WO2020064456A1/en
Publication of DE102018216756A1 publication Critical patent/DE102018216756A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/016—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on manganites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
    • C04B35/2608—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese, zinc, nickel, copper or cobalt and one or more ferrites of the group comprising rare earth metals, alkali metals, alkaline earth metals or lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/486—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62218—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic films, e.g. by using temporary supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H01M8/1226—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material characterised by the supporting layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213—Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/667—Sintering using wave energy, e.g. microwave sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071—Oxides
    • H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
    • H01M2300/0077—Ion conductive at high temperature based on zirconium oxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle (12), insbesondere Festoxidbrennstoffzelle (22). Die elektrochemische Zelle zeichnet sich durch zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesinterte Komponente (20, 42, 60) aus. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle (12), insbesondere einer Festoxidbrennstoffzelle (22), wobei zumindest eine Komponente (20, 42, 60) der elektrochemischen Zelle (12) gesintert wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Komponente (20, 42, 60) zumindest teilweise durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesintert wird.The invention relates to an electrochemical cell (12), in particular a solid oxide fuel cell (22). The electrochemical cell is characterized by at least one component (20, 42, 60) sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation (16). The invention also relates to a method for producing an electrochemical cell (12), in particular a solid oxide fuel cell (22), at least one component (20, 42, 60) of the electrochemical cell (12) being sintered. The method is characterized in that the at least one component (20, 42, 60) is at least partially sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, insbesondere Festoxidbrennstoffzelle, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer Festoxidbrennstoffzelle, wobei zumindest eine Komponente der elektrochemischen Zelle gesintert wird.The present invention relates to an electrochemical cell, in particular a solid oxide fuel cell, and a method for producing an electrochemical cell, in particular a solid oxide fuel cell, at least one component of the electrochemical cell being sintered.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2016 223 781 A1 offenbart eine Brennstoffzelle, sowie Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle. Dabei wurden ein Trägersubstrat, aufweisend ein Streckmetall und ein metallisches Füllmaterial, zusammen mit einem Funktionsschichtsystem in einem Ofen unter stark reduzierter Atmosphäre gesintert. Solche Sinterprozesse im Ofen werden üblicherweise über Stunden hinweg bei hohen Temperaturen durchgeführt. Die zu sinternden Komponenten unterliegen dabei meist einer hohen thermischen Belastung.The DE 10 2016 223 781 A1 discloses a fuel cell and methods of manufacturing a fuel cell. A carrier substrate, comprising an expanded metal and a metallic filler, was sintered together with a functional layer system in an oven under a greatly reduced atmosphere. Such sintering processes in the furnace are usually carried out for hours at high temperatures. The components to be sintered are usually subject to high thermal loads.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende elektrochemische Zelle mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sie zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung gesinterte Komponente aufweist. Dadurch unterlag die zumindest eine elektrochemische Komponente einer geringeren thermischen Belastung, wodurch die elektrochemische Zelle eine höhere Materialstabilität und damit eine höhere Lebensdauer aufweist.The present electrochemical cell with the features of the main claim has the advantage over the prior art that it has at least one component sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation. As a result, the at least one electrochemical component was subjected to a lower thermal load, as a result of which the electrochemical cell has a higher material stability and thus a longer service life.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der elektrochemischen Zelle möglich. So ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der zumindest einen durch Bestrahlung mit gepulster elektromagnetischer Strahlung gesinterten Komponente um zumindest eine Schicht eines Substrats, insbesondere eines metallgeträgerten Substrats, und/oder eines Funktionsschichtsystems, handelt. Dadurch kann die Lebensdauer der elektrochemischen Zelle besonders erhöht werden.Advantageous developments of the electrochemical cell are possible due to the features listed in the subclaims. It is therefore advantageous if the at least one component sintered by irradiation with pulsed electromagnetic radiation is at least one layer of a substrate, in particular a metal-supported substrate, and / or a functional layer system. This can increase the life of the electrochemical cell particularly.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung gesinterte Komponente, insbesondere die zumindest eine Schicht, zumindest im Wesentlichen in einer Richtung eine Abmessung, insbesondere eine Schichtdicke, von weniger als 200 µm, insbesondere weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm, aufweist, wodurch die elektrochemische Zelle zumindest eine besonders homogen gesinterte Komponente, insbesondere Schicht, mit verbesserten Materialeigenschaften aufweist.It is also advantageous if the at least one component sintered by irradiation with pulsed electromagnetic radiation, in particular the at least one layer, has a dimension, in particular a layer thickness, of less than 200 μm, in particular less than 50 μm, at least essentially in one direction. preferably less than 20 μm, whereby the electrochemical cell has at least one particularly homogeneously sintered component, in particular layer, with improved material properties.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle, insbesondere einer elektrochemischen Zelle nach der vorhergehenden Beschreibung. Das Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die zumindest eine Komponente zumindest teilweise durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung gesintert wird. Dadurch kann die zumindest eine Komponente in kürzerer Zeit gesintert werden, wodurch wiederum die thermische Belastung der zumindest einen Komponente reduziert werden kann.The invention also relates to a method for producing an electrochemical cell, in particular an electrochemical cell according to the preceding description. The method has the advantage over the prior art that the at least one component is at least partially sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation. As a result, the at least one component can be sintered in a shorter time, which in turn can reduce the thermal load on the at least one component.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens möglich. So ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der zumindest einen Komponente um zumindest eine Schicht eines Substrats, insbesondere eines metallgeträgerten Substrats, und/oder eines Funktionsschichtsystems, handelt, welche durch die Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung gesintert wird. Dadurch kann während eines Sinterprozesses gezielt die thermische Belastung einzelner Schichten reduziert werden.Advantageous further developments of the method are possible due to the features listed in the subclaims. Thus, it is advantageous if the at least one component is at least one layer of a substrate, in particular a metal-supported substrate, and / or a functional layer system, which is sintered by the irradiation with pulsed, electromagnetic radiation. As a result, the thermal load on individual layers can be reduced in a targeted manner during a sintering process.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Pulse der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung eine Pulsdauer von weniger als 0,1 Sekunde, insbesondere weniger als 0,01 Sekunde, vorzugweise weniger als 0,001 Sekunde, aufweisen, wodurch die Dauer der Sinterung signifikant verkürzt werden kann.It is also advantageous if the pulses of the pulsed electromagnetic radiation have a pulse duration of less than 0.1 second, in particular less than 0.01 second, preferably less than 0.001 second, whereby the duration of the sintering can be shortened significantly.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die zumindest eine Komponente zumindest im Wesentlichen in Richtung der Bestrahlung mit einer Abmessung von weniger als 150 µm, insbesondere weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm, bereitgestellt wird, wodurch eine besonders gute und homogene Sinterung der zumindest einen Komponente erfolgen kann.It is also advantageous if the at least one component is provided at least substantially in the direction of the radiation with a dimension of less than 150 μm, in particular less than 50 μm, preferably less than 20 μm, as a result of which a particularly good and homogeneous sintering of the at least a component can be made.

Von Vorteil ist es auch, wenn die gepulste, elektromagnetische Strahlung zumindest im Wesentlichen eine Wellenlänge und/oder zumindest im Wesentlichen eine Wellenlängenverteilung aus einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 1000 nm, insbesondere von 100 nm bis 600 nm, vorzugsweise 100 nm bis 300 nm aufweist, wodurch eine besonders effiziente Sinterung erfolgen kann.It is also advantageous if the pulsed electromagnetic radiation has at least essentially a wavelength and / or at least essentially a wavelength distribution from a wavelength range from 100 nm to 1000 nm, in particular from 100 nm to 600 nm, preferably 100 nm to 300 nm , whereby a particularly efficient sintering can take place.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wellenlänge der gepulsten elektromagnetischen Strahlung so angepasst wird, dass eine Absorptionsrate der zumindest einen Komponente maximal, vorzugsweise höher als eine Absorptionsrate anderer Komponenten der elektromagnetischen Zelle (20), ist.It is particularly advantageous if the wavelength of the pulsed electromagnetic radiation is adapted such that an absorption rate of the at least one component is at a maximum, preferably higher than an absorption rate of other components of the electromagnetic cell ( 20th ), is.

Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest ein nicht zu sinternder Bereich mittels einer Maske abgedeckt wird, wodurch die nicht zu sinternden Bereiche vor einer Bestrahlung verschont werden können.It is also particularly advantageous if at least one area that is not to be sintered is covered by a mask, as a result of which the area is not closed sintering areas can be spared from radiation.

Außerdem kann die zumindest eine Komponente zusätzlich zumindest teilweise durch thermische Behandlung, vorzugsweise in einem Ofen, gesintert werden, wodurch ein Sinterprozess flexibel gestaltet werden kann.In addition, the at least one component can additionally be sintered at least partially by thermal treatment, preferably in an oven, as a result of which a sintering process can be designed flexibly.

FigurenlisteFigure list

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle mit einer ersten Komponente der elektrochemischen Zelle,
  • 2 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 1 mit einer weiteren Komponente der elektrochemischen Zelle,
  • 3 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 2 mit einer weiteren Komponente der elektrochemischen Zelle,
  • 4 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 3 mit einer weiteren Komponente der elektrochemischen Zelle,
In the drawings, an embodiment of the invention is shown schematically and explained in more detail in the following description. Show it
  • 1 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a device for producing an electrochemical cell with a first component of the electrochemical cell,
  • 2nd a schematic representation of the embodiment 1 with another component of the electrochemical cell,
  • 3rd a schematic representation of the embodiment 2nd with another component of the electrochemical cell,
  • 4th a schematic representation of the embodiment 3rd with another component of the electrochemical cell,

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle 12 (siehe auch 4) gezeigt. Die Vorrichtung 10 weist eine Quelle 14 zur Emission von elektromagnetischer Strahlung 16 auf. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Quelle 14 zur Emission von gepulster, elektromagnetischer Strahlung 16 um eine Xenon-Gasentladungslampe 18.In the 1 is a schematic representation of an embodiment of a device 10th for the production of an electrochemical cell 12th (see also 4th ) shown. The device 10th assigns a source 14 for the emission of electromagnetic radiation 16 on. In the present case it is the source 14 for the emission of pulsed, electromagnetic radiation 16 a xenon gas discharge lamp 18th .

Des Weiteren ist in 1 eine erste Komponente 20 einer elektrochemischen Zelle 12, im vorliegenden Fall einer Festoxidbrennstoffzelle 22, gezeigt. Bei der ersten Komponente 20 handelt es sich um eine erste Schicht 24 der elektrochemischen Zelle 12.Furthermore, in 1 a first component 20th an electrochemical cell 12th , in the present case a solid oxide fuel cell 22 , shown. The first component 20th it is a first layer 24th the electrochemical cell 12th .

Die erste Schicht 24 weist ein Substrat 26, im vorliegenden Fall ein keramisches Substrat 28, auf. Das keramische Substrat 28 enthält im Wesentlichen Yttriumstabilisiertes Zirconium-oxid (YSZ). Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass das keramische Substrat 28 Gadolinium-dotiertes Ceroxid (CGO) enthält.The first layer 24th has a substrate 26 , in the present case a ceramic substrate 28 , on. The ceramic substrate 28 essentially contains yttrium-stabilized zirconium oxide (YSZ). Alternatively, it would also be conceivable that the ceramic substrate 28 Contains gadolinium-doped cerium oxide (CGO).

Das Substrat 26, bzw. das keramische Substrat 28, ist auf einen Metallträger 30 aufgebracht. Durch das aufgebrachte Substrat 26 kann der Metallträger 30 bei einem späteren Betrieb der elektrochemischen Zelle 12 beispielsweise vor Korrosion, Oxidation und/oder vor sonstigen während dem Betrieb auftretenden Reaktionen geschützt werden. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei den Metallträger 30 um eine perforierte Metallplatte 32. Diese besteht aus chromhaltigen Edelstahl. Durch den Metallträger 30 wird die mechanische Stabilität des Substrats 26 erhöht. Das Substrat 26 kann entsprechend als metallgeträgertes Substrat 34 verstanden werden. Alternativ wäre es aber auch möglich, dass es sich bei den Metallträger 30 um ein Streckmetall, ein metallisches Gewebe oder andere dem Fachmann geläufige Metallträger handelt. Auch kann es sich bei dem Substrat 26 um einen Metallschaum oder andere dem Fachmann geläufige metallhaltige Substrate handeln, die evtl. auch die Verwendung eines separaten Metallträgers 30 nicht erfordern.The substrate 26 , or the ceramic substrate 28 , is on a metal support 30th upset. Through the applied substrate 26 can the metal support 30th in a later operation of the electrochemical cell 12th For example, be protected against corrosion, oxidation and / or against other reactions occurring during operation. In the present case, it is the metal carrier 30th around a perforated metal plate 32 . This consists of chrome-containing stainless steel. Through the metal support 30th becomes the mechanical stability of the substrate 26 elevated. The substrate 26 can be used as a metal-supported substrate 34 be understood. Alternatively, it would also be possible that the metal carrier 30th is an expanded metal, a metallic fabric or other metal carrier familiar to the person skilled in the art. It can also be the substrate 26 are a metal foam or other metal-containing substrates familiar to the person skilled in the art, which may also involve the use of a separate metal carrier 30th not require.

Das Substrat 26 wird im vorliegenden Fall als pulverisiertes Material mittels eines Druckverfahrens auf den Metallträger 30 aufgebracht und befindet sich vorerst in einem Rohzustand, d.h. einem ungesinterten Zustand.The substrate 26 is in the present case as a pulverized material by means of a printing process on the metal carrier 30th applied and is initially in a raw state, ie an unsintered state.

Mittels des vorliegenden Verfahrens wird nun die erste Komponente 20, bzw. das Substrat 26, durch Bestrahlung mit der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung 16 gesintert. Dadurch wird das Substrat 26 verhältnismäßig schnell, im vorliegenden Fall innerhalb von Sekunden, gesintert, wodurch wiederum die thermische Belastung des Substrats 26 und/oder des Metallträgers 30 im Vergleich zu einer klassischen Sinterung, beispielsweise in einem Ofen über mehrere Stunden, deutlich reduziert wird. Durch die reduzierte thermische Belastung wiederum werden Degradationen des Materials vermieden.By means of the present method, the first component is now 20th , or the substrate 26 , by irradiation with the pulsed, electromagnetic radiation 16 sintered. This will make the substrate 26 sintered relatively quickly, in the present case within seconds, which in turn increases the thermal load on the substrate 26 and / or the metal carrier 30th compared to classic sintering, for example in an oven over several hours, is significantly reduced. The reduced thermal load in turn prevents material degradation.

Darüber hinaus ist es durch die ermöglichte schnelle Sinterung unerheblich, ob die Sinterung in einer reduzierten Atmosphäre abläuft oder an Luft. So kann die Sinterung an Luft erfolgen, wodurch der Aufwand zur Schaffung einer reduzierten Atmosphäre entfällt.In addition, the rapid sintering that is made possible makes it irrelevant whether the sintering takes place in a reduced atmosphere or in air. Sintering can take place in air, which means that there is no need to create a reduced atmosphere.

Im vorliegenden Fall wird die thermische Belastung durch die Bestrahlung mit gepulster, elektromechanischer Strahlung derart reduziert, dass das im Substrat 26 enthaltende Chrom nicht wie üblicherweise bei einer thermischen Behandlung an die Oberfläche des metallgeträgerten Substrats 26 wandert, sondern im Inneren des Substrats 26 verbleibt. Somit wird eine Verarmung des Materials vermieden und die Gefahr eines Materialversagens deutlich reduziert.In the present case, the thermal load due to the irradiation with pulsed, electromechanical radiation is reduced in such a way that that in the substrate 26 not containing chromium as is usually the case during a thermal treatment on the surface of the metal-supported substrate 26 migrates but inside the substrate 26 remains. This prevents material depletion and significantly reduces the risk of material failure.

Entsprechend weist eine elektrochemische Zelle 12, die eine durch die Bestrahlung mit gepulster, elektromechanischer Strahlung gesinterte Komponente aufweist, eine höhere Materialstabilität auf, wodurch wiederum die Lebensdauer erhöht wird.An electrochemical cell accordingly 12th which is a sintered by the irradiation with pulsed, electromechanical radiation Component has a higher material stability, which in turn increases the life.

Des Weiteren ist es denkbar, dass dem Substrat 26, bzw. dem keramischen Substrat 28, im Rohzustand ein Porenbildner beigemischt wird, welcher in einem nachgelagerten Prozess, durch thermische Strahlung, beispielsweise in einem Ofen, ausgebrannt wird. Dadurch kann das Substrat 26, bzw. das keramische Substrat 28, porös ausgestaltet werden, wodurch eine Gasdiffusion durch das Substrat 26 möglich ist. So kann ein Gas, bspw. Wasserstoff, durch die Perforationen 36 des Metallträgers 30 und durch das Substrat 26 hindurchströmen.Furthermore, it is conceivable that the substrate 26 , or the ceramic substrate 28 , a pore former is added in the raw state, which is burned out in a downstream process, by thermal radiation, for example in an oven. This allows the substrate 26 , or the ceramic substrate 28 , be designed porous, thereby permitting gas diffusion through the substrate 26 is possible. A gas, e.g. hydrogen, can pass through the perforations 36 of the metal support 30th and through the substrate 26 flow through.

Neben dem Ausbrennen des Porenbildners aus dem keramischen Substrat 28 kann bei der thermischen Behandlung eine zusätzliche Sinterung des keramischen Substrats 28, die einer klassischen Sinterung gleichkommt und eine zusätzliche Härtung des keramischen Substrats 28 hervorruft durchgeführt werden. Diese nachgelagerte, klassische Sinterung würde jedoch eine deutlich geringere Sinterdauer und/oder Sintertemperatur erfordern, da bereits eine Sinterung durch die Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung erfolgt ist oder nachgelagert erfolgt. Somit ist die thermische Belastung der ersten Komponente 20 auch hier deutlich reduziert.In addition to burning out the pore former from the ceramic substrate 28 During the thermal treatment, an additional sintering of the ceramic substrate 28 , which is equivalent to classic sintering and additional hardening of the ceramic substrate 28 causes to be carried out. However, this downstream, classic sintering would require a significantly shorter sintering time and / or sintering temperature, since sintering has already taken place or has taken place after the irradiation with pulsed, electromagnetic radiation. Thus the thermal load on the first component 20th significantly reduced here too.

Auch wäre es denkbar das Substrat 26, bzw. das keramische Substrat 28, in einem vorgelagerten Prozess, durch thermische Behandlung, beispielsweise in einem Ofen, vorzugsweise an Luft zu sintern. Dadurch kann gezielt eine definierte Chromoxidschicht auf der Oberfläche des Substrats 26 gebildet werden, die beispielsweise als Haftvermittler für aufgebrachte Funktionsschichten, als Korrosionsschutz und/oder als Diffusionsbarriere vorgesehen sein kann. Diese vorgelagerte Sinterung erfolgt über wenige Stunden mit einer Temperatur zwischen 500 °C und 1000 °C, weshalb auch hier die thermische Belastung im Vergleich zu einer klassischen Sinterung geringgehalten werden kann. Auch hier verbleibt ein höherer Chromanteil im Metallträger 30, so dass die elektrochemische Zelle 12 später länger betrieben werden kann, wobei vermieden wird, dass der Mettalträger 30 durch Oxidationseffekte stark an Chrom verarmt oder dass die gebildete Chromoxidschicht an der Oberfläche des Metallträgers 30 auf eine so hohe Dicke anwächst, wodurch zu Materialversagen kommen könnte.It would also be conceivable the substrate 26 , or the ceramic substrate 28 , sintered in a preceding process, preferably in air, by thermal treatment, for example in an oven. This allows a defined chromium oxide layer to be placed on the surface of the substrate 26 are formed, which can be provided, for example, as an adhesion promoter for applied functional layers, as corrosion protection and / or as a diffusion barrier. This upstream sintering takes place over a few hours at a temperature between 500 ° C and 1000 ° C, which is why the thermal load can also be kept low in comparison to conventional sintering. Here too, a higher chromium content remains in the metal carrier 30th so the electrochemical cell 12th can later be operated longer, avoiding the metal girder 30th heavily depleted of chromium due to oxidation effects or that the chromium oxide layer formed on the surface of the metal carrier 30th grows to such a high thickness, which could lead to material failure.

Die Pulse der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung weisen eine Pulsdauer von weniger als 0,1 Sekunde auf, wodurch die Sinterung sehr schnell und zugleich mit geringer thermischer Belastung erfolgen kann.The pulses of the pulsed, electromagnetic radiation have a pulse duration of less than 0.1 second, as a result of which the sintering can take place very quickly and at the same time with little thermal stress.

Im vorliegenden Fall weist die gepulste, elektromagnetische Strahlung sogar eine Pulsdauer von weniger als 0,01 Sekunde auf, wodurch die thermische Belastung zusätzlich verringert wird, wobei weiterhin eine effiziente Sinterung erfolgt.In the present case, the pulsed, electromagnetic radiation even has a pulse duration of less than 0.01 second, which further reduces the thermal load, while efficient sintering continues to take place.

Bei Bedarf wäre es auch denkbar, dass die gepulste, elektromagnetische Strahlung eine Pulsdauer von weniger als 0,001 Sekunde aufweist, wodurch die thermische Belastung zusätzlich besonders stark verringert werden kann.If necessary, it would also be conceivable for the pulsed electromagnetic radiation to have a pulse duration of less than 0.001 second, as a result of which the thermal load can additionally be reduced particularly strongly.

Die erste Komponente 20, bzw. die erste Schicht 24, wird in Richtung der Bestrahlung mit einer Abmessung, bzw. Schichtdicke, von weniger als 200 µm bereitgestellt. Im gezeigten Fall weist die erste Schicht 24, bzw. des Substrats 26, eine Schichtdicke von 20 µm auf. Somit ist die Schichtdicke der ersten Schicht 24 ausreichend gering, sodass die gepulste elektromagnetische Strahlung (nahezu) in die gesamte erste Schicht 24 eindringen kann und eine gleichmäßige Sinterung, sowohl an der Oberfläche der ersten Schicht 24 als auch im Inneren der ersten Schicht 24, erfolgen kann.The first component 20th , or the first layer 24th , is provided in the direction of the radiation with a dimension or layer thickness of less than 200 microns. In the case shown, the first layer has 24th , or the substrate 26 , a layer thickness of 20 µm. Thus the layer thickness is the first layer 24th sufficiently low that the pulsed electromagnetic radiation (almost) into the entire first layer 24th can penetrate and even sintering, both on the surface of the first layer 24th as well as inside the first layer 24th , can be done.

Die gepulste, elektromagnetische Strahlung weist eine Wellenlängenverteilung aus einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 1000 nm auf, dadurch wird ein ausreichend breites Spektrum an gepulster, elektromagnetischer Strahlung zur Verfügung gestellt, sodass eine effektive Sinterung verschiedener Materialien der Komponenten, bzw. Schichten, erfolgen kann.The pulsed electromagnetic radiation has a wavelength distribution from a wavelength range from 100 nm to 1000 nm, thereby providing a sufficiently broad spectrum of pulsed electromagnetic radiation so that different materials of the components or layers can be sintered effectively.

Im vorliegenden Fall wird die Wellenlänge der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung so angepasst, dass eine Absorptionsrate der ersten Komponente 20, bzw. des Substrats 26, höher ist als eine Absorptionsrate anderer Komponenten der elektromagnetischen Zelle 12, wodurch eine gezielte Sinterung der ersten Komponente 20, bzw. des Substrats 26, erfolgen kann und wobei andere Komponenten durch die elektromagnetische Strahlung nur geringfügig beeinflusst werden.In the present case, the wavelength of the pulsed electromagnetic radiation is adjusted so that an absorption rate of the first component 20th , or the substrate 26 , is higher than an absorption rate of other components of the electromagnetic cell 12th , whereby a targeted sintering of the first component 20th , or the substrate 26 , can take place and other components are only slightly influenced by the electromagnetic radiation.

Bei der Bestrahlung der ersten Komponente 20, also des Substrats 26, wird die gepulste, elektromagnetische Strahlung auf eine Wellenlängenverteilung von 100 nm bis 300 nm eingestellt. Durch diese Einstellung wird eine besonders hohe Absorptionsrate des Substrats 26, welches im gezeigten Fall im Wesentlichen YSZ enthält, erreicht, wodurch wiederum eine besonders effiziente Sinterung des Substrats 26 erfolgen kann.When the first component is irradiated 20th , i.e. the substrate 26 , the pulsed electromagnetic radiation is set to a wavelength distribution from 100 nm to 300 nm. This setting results in a particularly high absorption rate of the substrate 26 which essentially contains YSZ in the case shown, which in turn results in a particularly efficient sintering of the substrate 26 can be done.

In dem in 1 gezeigten Beispiel wird die beschriebene Einstellung der Wellenlängenverteilung mittels eines optischen Filters bewerkstelligt, der lediglich gepulste, elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 100 nm und 300 nm passieren lässt.In the in 1 shown example, the described setting of the wavelength distribution is accomplished by means of an optical filter that only uses pulsed electromagnetic radiation with wavelengths between 100 nm and 300 nm.

In 2 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 1 mit einer weiteren Komponente 40, im gezeigten Fall einer zweiten Komponente 42, der elektrochemischen Zelle 12 gezeigt. Bei der zweiten Komponente 42 handelt es sich um eine zweite Schicht 44, die nach der Herstellung ein Bestandteil eines Funktionsschichtsystems 46 (siehe auch 4) der elektrochemischen Zelle 12 ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Anode 48 des Funktionsschichtsystems 46.In 2nd is a schematic representation of the embodiment of 1 with another component 40 , in the case shown a second component 42 , the electrochemical cell 12th shown. The second component 42 it is a second layer 44 that are part of a functional layer system after manufacture 46 (see also 4th ) of the electrochemical cell 12th is. In the present case, it is an anode 48 of the functional layer system 46 .

Die Anode 48 ist auf das Substrat 26 aufgebracht. Wie auch schon das Substrat 26 auf den Metallträger 30, wurde die Anode 48 im vorliegenden Fall als pulverbasiertes Material mittels eines Druckverfahrens auf das Substrat 26 aufgebracht und befindet sich vorerst in einem Rohzustand, d.h. einem ungesinterten Zustand.The anode 48 is on the substrate 26 upset. Like the substrate 26 on the metal support 30th , became the anode 48 in the present case as a powder-based material by means of a printing process on the substrate 26 applied and is initially in a raw state, ie an unsintered state.

Die Anode 48 enthält im Wesentlichen Nikeloxid (NiO) oder metallisches Nickel (Ni) in einer Mischung mit Yttriumstabilisiertes Zirconium-oxid (YSZ). Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass das die Anode 48 Nikeloxid (NiO) und Gadolinium-dotiertes Ceroxid (CGO) enthält.The anode 48 mainly contains nickel oxide (NiO) or metallic nickel (Ni) mixed with yttrium-stabilized zirconium oxide (YSZ). Alternatively, it would also be conceivable that the anode 48 Contains Nikeloxid (NiO) and Gadolinium-doped Ceroxid (CGO).

Mittels des vorliegenden Verfahrens wird nun die zweite Komponente 42, bzw. die Anode 48, durch Bestrahlung mit der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung 16 gesintert. Dadurch wird die Anode 48 ebenfalls verhältnismäßig schnell, im vorliegenden Fall innerhalb von Sekunden, gesintert, wodurch wiederum die thermische Belastung, insbesondere für den Metallträger 30, im Vergleich zu einer klassischen Sinterung, beispielsweise in einem Ofen über mehrere Stunden, deutlich reduziert wird. Durch die reduzierte thermische Belastung wiederum werden Degradationen der Materialien im Schichtaufbau vermieden.By means of the present method, the second component is now 42 , or the anode 48 , by irradiation with the pulsed, electromagnetic radiation 16 sintered. This will make the anode 48 also sintered relatively quickly, in the present case within seconds, which in turn causes thermal stress, particularly for the metal carrier 30th , compared to classic sintering, for example in an oven over several hours, is significantly reduced. The reduced thermal load in turn prevents degradation of the materials in the layer structure.

Auch in diesem Fall ist es durch die ermöglichte schnelle Sinterung unerheblich, ob die Sinterung in einer reduzierten Atmosphäre abläuft oder an Luft. So kann die Sinterung auch hier an Luft erfolgen, wodurch der Aufwand zur Schaffung einer reduzierten Atmosphäre entfällt. Durch die schnelle Sinterung werden oxidationsanfällige Materialien, wie beispielsweise Edelstahl im Metallträger 30 oder Nickel in der Anode 48, nicht oder nur geringfügig oxidiert. Entsprechend wird die Alterung der Materialien verlangsamt und die Lebensdauer einer fertigen elektrochemischen Zelle 12 erhöht.In this case too, the rapid sintering that is made possible makes it irrelevant whether the sintering takes place in a reduced atmosphere or in air. Sintering can also take place in air, which means that there is no need to create a reduced atmosphere. Due to the rapid sintering, materials susceptible to oxidation, such as stainless steel in the metal carrier 30th or nickel in the anode 48 , not or only slightly oxidized. Accordingly, the aging of the materials is slowed down and the lifespan of a finished electrochemical cell 12th elevated.

Die zweite Komponente 20, bzw. die zweite Schicht 44, wird in Richtung der Bestrahlung mit einer Abmessung, bzw. Schichtdicke, von weniger als 50 µm bereitgestellt. Idealerweise weist die zweite Schicht 44, bzw. die Anode 48, eine Schichtdicke zwischen 10 µm und 50 µm auf, im gezeigten Fall 15 µm. Durch die geringe Schichtdicke der zweiten Schicht 24 wird ein gutes Eindringen der elektromagnetischen Strahlung in die zweite Schicht 24 ermöglicht. So kann eine weitgehend homogene Sinterung, sowohl an der Oberfläche der zweiten Schicht 44 als auch im Inneren erfolgen.The second component 20th , or the second layer 44 , is provided in the direction of the irradiation with a dimension or layer thickness of less than 50 μm. Ideally, the second layer 44 , or the anode 48 , a layer thickness between 10 µm and 50 µm, in the case shown 15 µm. Due to the low layer thickness of the second layer 24th the electromagnetic radiation penetrates well into the second layer 24th enables. This allows a largely homogeneous sintering, both on the surface of the second layer 44 as well as inside.

Die Pulse der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung weisen die gleiche Pulsdauer wie die Pulse der gepulsten elektromagnetischen Strahlung aus 1. In dem in 2 gezeigten Fall wird auch die Wellenlänge der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung so angepasst, dass eine Absorptionsrate der zweiten Komponente 42, 42, bzw. der Anode 48, möglichst hoch ist, idealerweise höher als eine Absorptionsrate anderer Komponenten der elektromagnetischen Zelle 12, wie z.B. des Substrats 26, wodurch eine gezielte Sinterung der zweiten Komponente 42 erfolgen kann, wobei andere Komponenten, wie das Substrat 26, durch die elektromagnetische Strahlung nur geringfügig beeinflusst werden.The pulses of the pulsed electromagnetic radiation have the same pulse duration as the pulses of the pulsed electromagnetic radiation 1 . In the in 2nd case shown, the wavelength of the pulsed electromagnetic radiation is also adjusted so that an absorption rate of the second component 42 , 42 , or the anode 48 is as high as possible, ideally higher than an absorption rate of other components of the electromagnetic cell 12th , such as the substrate 26 , whereby a targeted sintering of the second component 42 can be done with other components, such as the substrate 26 , which are only slightly influenced by electromagnetic radiation.

Im Gegensatz zu 1 wird in 2 ein anderer optischer Filter 50 verwendet, der lediglich Wellenlängen zwischen 300 nm und 600 nm passieren lässt. Durch diese Einstellung weist die Anode 48, welche im gezeigten Fall im Wesentlichen NiO oder metallisches Ni in einerm Mischung mit YSZ enthält, eine höhere Absorptionsrate auf als das darunterliegende Substrat 28, welches lediglich YSZ enthält. Dadurch kann eine gezielte Sinterung der Anode 48 erfolgen.In contrast to 1 is in 2nd another optical filter 50 used that only passes wavelengths between 300 nm and 600 nm. With this setting, the anode points 48 , which in the case shown essentially contains NiO or metallic Ni in a mixture with YSZ, has a higher absorption rate than the underlying substrate 28 , which only contains YSZ. This enables targeted sintering of the anode 48 respectively.

Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass die Wellenlängen zwischen 100 nm und 600 nm liegen, wodurch sowohl die Anode 48 eine hohe Absorptionsrate hätte als auch das Substrat 28. So könnte durch diese Einstellung eine Sinterung beider Komponenten 20, 42 erfolgen, wodurch auch der Grenzübergang zwischen den beiden Komponenten 20, 42 zusammengesintert werden würde und dadurch die elektrochemische Zelle 12 nach der Herstellung eine höhere Stabilität aufweisen würde.Alternatively, however, it would also be conceivable for the wavelengths to be between 100 nm and 600 nm, as a result of which both the anode 48 would have a high absorption rate as well as the substrate 28 . This setting could sinter both components 20th , 42 take place, which also causes the border crossing between the two components 20th , 42 would be sintered together and thereby the electrochemical cell 12th would have greater stability after manufacture.

Des Weiteren wird in dem in 2 gezeigten Fall ein nicht zu sinternder Bereich 52, im gezeigten Fall ein Randbereich 54 mittels einer Maske 56 abgedeckt. Dadurch wird das Substrat 26 in dem besagten Randbereich 54 vor einer erneuten Bestrahlung mit gepulster, elektromechanischer Strahlung verschont.Furthermore, in the 2nd shown case is an area not to be sintered 52 , in the case shown an edge area 54 using a mask 56 covered. This will make the substrate 26 in said edge area 54 protected from renewed exposure to pulsed, electromechanical radiation.

In 3 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 2 mit einer weiteren Komponente 58, im gezeigten Fall einer dritten Komponente 60, der elektrochemischen Zelle 12 gezeigt. Bei der dritten Komponente 60 handelt es sich um eine dritte Schicht 62, die nach der Herstellung ein Bestandteil des Funktionsschichtsystems 46 der elektrochemischen Zelle 12 ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Elektrolyten 64 des Funktionsschichtsystems 46.In 3rd is a schematic representation of the embodiment of 2nd with another component 58 , in the case shown a third component 60 , the electrochemical cell 12th shown. The third component 60 is a third layer 62 that are part of the functional layer system after manufacture 46 of the electrochemical cell 12th is. In the present case it is an electrolyte 64 of the functional layer system 46 .

Der Elektrolyt 64 ist auf die Anode 48 aufgebracht. Er wird im vorliegenden Fall als pulverbasiertes Material mittels eines Druckverfahrens auf die Anode 48 aufgebracht und befindet sich vorerst in einem Rohzustand, d.h. einem ungesinterten Zustand.The electrolyte 64 is on the anode 48 upset. In the present case, it is applied to the anode as a powder-based material by means of a printing process 48 applied and is initially in a raw state, ie an unsintered state.

Der Elektrolyt 64 enthält im Wesentlichen das gleiche Material wie auch das Substrat 26, also Yttriumstabilisiertes Zirconium-oxid (YSZ). Alternativ wäre es aber auch hier denkbar, dass das der Elektrolyt 64 Gadolinium-dotiertes Ceroxid (CGO) enthält.The electrolyte 64 contains essentially the same material as the substrate 26 , i.e. yttrium-stabilized zirconium oxide (YSZ). Alternatively, it would also be conceivable that the electrolyte 64 Contains gadolinium-doped cerium oxide (CGO).

Wie auch die erste Komponente 20, bzw. das Substrat 28, in 1, wird auch nun gemäß 3 die dritte Komponente 60, bzw. der Elektrolyt 64, mittels des vorliegenden Verfahrens durch Bestrahlung mit der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung 16 gesintert. Dabei werden die gleiche Pulsdauer und die gleiche Einstellung der Wellenlängenverteilung wie bei der Sinterung der ersten Komponente 20 aus 1 verwendet, wobei die gleichen Vorteile entstehen.Like the first component 20th , or the substrate 28 , in 1 , is now also according to 3rd the third component 60 , or the electrolyte 64 , by means of the present method by irradiation with the pulsed, electromagnetic radiation 16 sintered. The same pulse duration and the same setting of the wavelength distribution are used as for the sintering of the first component 20th out 1 used with the same advantages.

Im Gegensatz zur ersten Schicht 24, bzw. dem Substrat 26, weist die dritte Schicht 62, bzw. der Elektrolyt 64, im vorliegenden Fall in Richtung der Bestrahlung eine geringere Abmessung, bzw. Schichtdicke, als die erste Schicht 24 auf. Idealerweise weist die dritte Schicht 62 eine Schichtdicke von weniger als 50 µm, im gezeigten Fall 25 µm, auf, wodurch die gepulste elektromagnetische Strahlung besonders gut in die dritte Schicht 62 eindringen kann und eine sehr gleichmäßige Sinterung, sowohl an der Oberfläche der dritten Schicht 62 als auch im Inneren erfolgen kann. Alternativ wäre es aber auch denkbar die dritte Schicht 64 noch dünner aufzubringen, beispielsweise mit einer Schichtdicke von 10 µm wodurch eine noch bessere und schnellere Sinterung ermöglicht werden könnte.In contrast to the first layer 24th , or the substrate 26 , has the third layer 62 , or the electrolyte 64 , in the present case in the direction of the irradiation a smaller dimension or layer thickness than the first layer 24th on. Ideally, the third layer 62 a layer thickness of less than 50 microns, in the case shown 25 microns, whereby the pulsed electromagnetic radiation is particularly good in the third layer 62 can penetrate and a very uniform sintering, both on the surface of the third layer 62 as well as inside. Alternatively, it would also be conceivable for the third layer 64 to be applied even thinner, for example with a layer thickness of 10 μm, which could make sintering even better and faster.

Des Weiteren wird, wie in 2, auch in dem in 3 gezeigten Fall ein nicht zu sinternder Bereich 52, im gezeigten Fall ein Randbereich 54 mittels einer Maske 56 abgedeckt. Dadurch wird das Substrat 26 und zudem auch die Anode 48 in dem besagten Randbereich 54 vor einer erneuten Bestrahlung mit gepulster, elektromechanischer Strahlung verschont.Furthermore, as in 2nd , also in the in 3rd shown case is an area not to be sintered 52 , in the case shown an edge area 54 using a mask 56 covered. This will make the substrate 26 and also the anode 48 in said edge area 54 protected from renewed exposure to pulsed, electromechanical radiation.

In 4 ist eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 1 mit einer weiteren Komponente 66, im gezeigten Fall einer vierten Komponente 68, der elektrochemischen Zelle 12 gezeigt. Bei der vierten Komponente 68 handelt es sich um eine vierte Schicht 70, die nach der Herstellung ein Bestandteil des Funktionsschichtsystems 46 der elektrochemischen Zelle 12 ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich dabei um eine Kathode 72 des Funktionsschichtsystems 46.In 4th is a schematic representation of the embodiment of 1 with another component 66 , in the case shown a fourth component 68 , the electrochemical cell 12th shown. The fourth component 68 it is a fourth layer 70 that are part of the functional layer system after manufacture 46 the electrochemical cell 12th is. In the present case, it is a cathode 72 of the functional layer system 46 .

Die Kathode 72 ist auf den Elektrolyten 64 aufgebracht. Sie wird im vorliegenden Fall als pulverbasierte Paste mittels eines Druckverfahrens auf den Elektrolyten 48 aufgebracht, wird getrocknet und muss nicht weiter gesintert werden. Alternativ wäre es aber auch denkbar die Kathode durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung zu sintern, wie auch bereits das Substrat 26, die Anode 48 und/oder der Elektrolyt 64 gesintert wurden.The cathode 72 is on the electrolyte 64 upset. In the present case it is applied as a powder-based paste using a printing process on the electrolyte 48 applied, is dried and does not have to be sintered any further. Alternatively, however, it would also be conceivable to sinter the cathode by irradiation with pulsed electromagnetic radiation, just like the substrate 26 who have favourited Anode 48 and / or the electrolyte 64 were sintered.

Die Kathode 72 enthält im Wesentlichen Lanthan-Strontium-Manganit (LSM) in Mischung mit einem ionenleitenden Material, wie beispielsweise YZS oder CGO. Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass die Anode 48 andere Materialien mit Perowskit-Kristallstruktur, wie z.B.. La-Sr-Co-Ferrit (LSCF) enthält.The cathode 72 essentially contains lanthanum strontium-manganite (LSM) mixed with an ion-conducting material, such as YZS or CGO. Alternatively, it would also be conceivable that the anode 48 other materials with perovskite crystal structure, such as. La-Sr-Co-Ferrite (LSCF) contains.

In 4 ist entsprechend auch der finale Aufbau einer elektrochemischen Zelle 12, im vorliegenden Fall einer Festoxidbrennstoffzelle 22 (SOFC-Brennstoffzelle), gezeigt, die zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung gesinterte Komponente, im vorliegenden Fall die erste Komponente 20, die zweite Komponente 42 und die dritte Komponente 60, aufweist. Durch die Sinterung mit gepulster elektromagnetischer Strahlung können die Komponenten 20, 42, 60 der elektrochemischen Zelle 12 sehr schnell und effizient gesintert werden. Die sehr kurze Sinterzeit verhindert oder minimiert mögliche Reaktionen zwischen einzelnen Schichten des Verbunds, welche bei einer thermischen Sinterung einen negativen Einfluss z.B. auf die Funktion der elektrochemischen Zelle 12 haben können, beispielsweise die Diffusion von Elementen wie Mangan (Mn) aus der Kathode 72 in den Elektrolyten 64 bei hohen Sintertemperaturen oder, im Falle eines möglichen Aufbaus der elektrochemischen Zelle 12 ohne das Substrat 26, die Interdiffusion metallischer Elemente zwischen dem Metallträger 30 und der Anode 48.In 4th is accordingly the final structure of an electrochemical cell 12th , in the present case a solid oxide fuel cell 22 (SOFC fuel cell), which shows at least one component sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation, in the present case the first component 20th , the second component 42 and the third component 60 , having. The components can be sintered with pulsed electromagnetic radiation 20th , 42 , 60 the electrochemical cell 12th are sintered very quickly and efficiently. The very short sintering time prevents or minimizes possible reactions between individual layers of the composite, which have a negative influence on thermal sintering, for example on the function of the electrochemical cell 12th may have, for example the diffusion of elements such as manganese (Mn) from the cathode 72 in the electrolytes 64 at high sintering temperatures or, in the event of a possible construction of the electrochemical cell 12th without the substrate 26 , The interdiffusion of metallic elements between the metal carrier 30th and the anode 48 .

Außerdem führen die schnelle Sinterung mit gepulster elektromagnetischer Strahlung dazu, dass der Metallträger 30 nur in geringem Umfang thermisch belastet wird. Somit wird eine Verarmung des Materials an Chrom während der Sinterung vermieden und die Gefahr eines Materialversagens deutlich reduziert. Da ein hoher Anteil an Chrom nach der Sinterung im Metallträger 30 verbleibt und höchstens eine dünne Chromoxidschicht an dessen Oberfläche gebildet wurde (bzw. falls optional vor der Sinterung gezielt durch thermische Vorbehandlung eine Oxidschicht auf dem metallischen Träger aufgewachsen wurde, diese Oxidschicht im Sinterprozess nur geringfügig anwächst), kann die elektrochemische Zelle später bei einem Betrieb länger betrieben werden, bevor durch Oxidationseffekte im Zellbetrieb der Metallträger 30 so stark an Chrom verarmt ist oder die Chromoxidschicht auf seiner Oberfläche auf eine so hohe Dicke angewachsen ist, dass das Material des Metallträgers 30 versagt.In addition, the rapid sintering with pulsed electromagnetic radiation leads to the metal carrier 30th is only thermally stressed to a small extent. This prevents the material from becoming depleted of chromium during sintering and significantly reduces the risk of material failure. Because a high proportion of chromium after sintering in the metal carrier 30th remains and at most a thin chromium oxide layer was formed on its surface (or if an oxide layer was optionally grown on the metallic carrier by thermal pretreatment, this oxide layer only grows slightly during the sintering process), the electrochemical cell can last longer during operation operate, before the metal carrier due to oxidation effects in cell operation 30th is so poor in chromium or the surface of the chromium oxide layer has grown to such a thickness that the material of the metal support 30th fails.

In den Beispielen aus 1 bis 3 werden optische Filter 38, 50 verwendet, die für die gezeigten Sinterprozesse der einzelnen Komponenten 20, 42, 60, bzw. der einzelnen Schichten 24, 44, 62, gezielt eine gewünschte Wellenlängenverteilung der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung passieren lassen. Alternativ wäre es aber auch möglich ein optisches Spektrometer zu verwenden, dass lediglich die gewünschte Wellenlängenverteilung und/oder eine gewünschte Wellenlänge für die Bestrahlung der einzelnen Komponenten, bzw. der einzelnen Schichten bereitstellt. Auch wäre es aber auch denkbar, eine andere Quelle für die Emission von gepulster elektromagnetischer Strahlung mit einer gewünschten Wellenlängenverteilung und/oder einer gewünschten Wellenlänge zu verwenden. So könnte beispielsweise auch ein Laser verwendet werden. Ferner wäre es aber auch denkbar die Komponenten durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung ohne eine Einstellung der Wellenlänge, d.h. in den gezeigten Fällen ohne die optischen Filter, zu sintern. So könnten die Komponenten mit breitbandiger, gepulster, elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise mit Wellenlängen von 100 µm bis 1000 µm, gesintert werden, wodurch eine besonders hohe Energieeinwirkung vorhanden wäre, die ebenfalls zu einer effektiven Sinterung führen würde.In the examples 1 to 3rd become optical filters 38 , 50 used for the shown sintering processes of the individual components 20th , 42 , 60 , or the individual layers 24th , 44 , 62 , specifically allow a desired wavelength distribution of the pulsed electromagnetic radiation to pass through. Alternatively, it would also be possible to use an optical spectrometer that only provides the desired wavelength distribution and / or a desired wavelength for the irradiation of the individual components or the individual layers. However, it would also be conceivable to use another source for the emission of pulsed electromagnetic radiation with a desired wavelength distribution and / or a desired wavelength. For example, a laser could also be used. Furthermore, it would also be conceivable to sinter the components by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation without adjusting the wavelength, ie without the optical filters in the cases shown. For example, the components could be sintered with broadband, pulsed, electromagnetic radiation, for example with wavelengths from 100 μm to 1000 μm, which would result in a particularly high energy effect, which would also lead to effective sintering.

In einer alternativen Ausführung, welche nicht bildlich dargestellt ist, wäre es auch denkbar, dass die einzelnen Komponenten 20, 42, 60, 68 der elektrochemischen Zelle 12 jeweils in mehreren Schichten ausgebildet werden, wobei jede Schicht einzeln durch Bestrahlung mit der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung gesintert wird. So könnten die einzelnen Schichten der jeweiligen Komponenten dünner ausgebildet werden, wodurch eine besonders gute Sinterung der einzelnen Schichten erfolgen kann.In an alternative embodiment, which is not illustrated, it would also be conceivable that the individual components 20th , 42 , 60 , 68 the electrochemical cell 12th are each formed in several layers, each layer being sintered individually by irradiation with the pulsed electromagnetic radiation. The individual layers of the respective components could thus be made thinner, as a result of which the individual layers can be sintered particularly well.

In einer weiteren alternativen Ausführung, welche nicht bildlich dargestellt ist, wäre es auch denkbar, dass das Funktionsschichtsystem 46 direkt auf den Metallträger 30 aufgebracht wird. So ist das Vorhandensein des Substrats 26 nicht zwingend erforderlich. Jedoch ist es bevorzugt ein Substrat 26 gemäß der vorhergehenden Beschreibung auf den Metallträger 30 aufzubringen, um eine homogene Oberfläche für das Aufbringen des Funktionsschichtsystem 46 zu schaffen. Wie im vorliegenden Fall gezeigt, wird das Funktionsschichtsystem 46 auf das Substrat 26 aufgebrat. Entsprechend kann das Substrat 26 auch als Zwischenschicht zwischen dem Metallträger 30 und dem Funktionsschichtsystem 46 verstanden werden.In a further alternative embodiment, which is not illustrated, it would also be conceivable that the functional layer system 46 directly on the metal support 30th is applied. So is the presence of the substrate 26 not mandatory. However, it is preferably a substrate 26 on the metal support as described above 30th to create a homogeneous surface for the application of the functional layer system 46 to accomplish. As shown in the present case, the functional layer system 46 on the substrate 26 roasted. Accordingly, the substrate 26 also as an intermediate layer between the metal carrier 30th and the functional layer system 46 be understood.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016223781 A1 [0002]DE 102016223781 A1 [0002]

Claims (11)

Elektrochemische Zelle (12), insbesondere Festoxidbrennstoffzelle (22), gekennzeichnet durch zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesinterte Komponente (20, 42, 60).Electrochemical cell (12), in particular solid oxide fuel cell (22), characterized by at least one component (20, 42, 60) sintered by irradiation with pulsed, electromagnetic radiation (16). Elektrochemische Zelle (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zumindest einen durch Bestrahlung mit gepulster elektromagnetischer Strahlung (16) gesinterten Komponente (20, 42, 60) um zumindest eine Schicht (24, 44, 62) eines Substrats (26), insbesondere eines metallgeträgerten Substrats (34), und/oder eines Funktionsschichtsystems (46), handelt.Electrochemical cell (12) after Claim 1 , characterized in that the at least one component (20, 42, 60) sintered by irradiation with pulsed electromagnetic radiation (16) is at least one layer (24, 44, 62) of a substrate (26), in particular a metal-supported substrate (34), and / or a functional layer system (46). Elektrochemische Zelle (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesinterte Komponente (20, 42, 60), insbesondere die zumindest eine Schicht (24, 44, 62), zumindest im Wesentlichen in einer Richtung eine Abmessung, insbesondere eine Schichtdicke, von weniger als 200 µm, insbesondere weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm, aufweist.Electrochemical cell (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one component (20, 42, 60) sintered by irradiation with pulsed electromagnetic radiation (16), in particular the at least one layer (24, 44, 62) , at least essentially in one direction, has a dimension, in particular a layer thickness, of less than 200 μm, in particular less than 50 μm, preferably less than 20 μm. Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle (12), insbesondere einer Festoxidbrennstoffzelle (22), wobei zumindest eine Komponente (20, 42, 60) der elektrochemischen Zelle (12) gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente (20, 42, 60) zumindest teilweise durch Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesintert wird.Method for producing an electrochemical cell (12), in particular a solid oxide fuel cell (22), wherein at least one component (20, 42, 60) of the electrochemical cell (12) is sintered, characterized in that the at least one component (20, 42, 60) is sintered at least partially by irradiation with pulsed electromagnetic radiation (16). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zumindest einen Komponente (20, 42, 60) um zumindest eine Schicht (24, 44, 62) eines Substrats (26), insbesondere eines metallgeträgerten Substrats (34), und/oder eines Funktionsschichtsystems (46), handelt, welche durch die Bestrahlung mit gepulster, elektromagnetischer Strahlung (16) gesintert wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the at least one component (20, 42, 60) is at least one layer (24, 44, 62) of a substrate (26), in particular a metal-supported substrate (34), and / or a functional layer system ( 46), which is sintered by the irradiation with pulsed, electromagnetic radiation (16). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse der gepulsten, elektromagnetischen Strahlung eine Pulsdauer von weniger als 0,1 Sekunde, insbesondere weniger als 0,01 Sekunde, vorzugweise weniger als 0,001 Sekunde, aufweisen.Procedure according to one of the Claims 2 or 3rd , characterized in that the pulses of the pulsed electromagnetic radiation have a pulse duration of less than 0.1 second, in particular less than 0.01 second, preferably less than 0.001 second. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente (20, 42, 60) zumindest im Wesentlichen in Richtung der Bestrahlung mit einer Abmessung von weniger als 200 µm, insbesondere weniger als 50 µm, vorzugsweise weniger als 20 µm, bereitgestellt wird.Procedure according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the at least one component (20, 42, 60) is provided at least substantially in the direction of the radiation with a dimension of less than 200 µm, in particular less than 50 µm, preferably less than 20 µm. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulste, elektromagnetische Strahlung (16) zumindest im Wesentlichen eine Wellenlänge und/oder zumindest im Wesentlichen eine Wellenlängenverteilung aus einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 1000 nm, insbesondere von 100 nm bis 600 nm, vorzugsweise 100 nm bis 300 nm aufweist.Procedure according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the pulsed electromagnetic radiation (16) at least essentially a wavelength and / or at least essentially a wavelength distribution from a wavelength range from 100 nm to 1000 nm, in particular from 100 nm to 600 nm, preferably 100 nm to 300 nm having. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge der gepulsten elektromagnetischen Strahlung (16) so angepasst wird, dass eine Absorptionsrate der zumindest einen Komponente (20, 42, 60) maximal, vorzugsweise höher als eine Absorptionsrate anderer Komponenten der elektromagnetischen Zelle (20), ist.Procedure according to one of the Claims 2 to 6 , characterized in that the wavelength of the pulsed electromagnetic radiation (16) is adapted such that an absorption rate of the at least one component (20, 42, 60) is at a maximum, preferably higher than an absorption rate of other components of the electromagnetic cell (20). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht zu sinternder Bereich (52) mittels einer Maske (56) abgedeckt wird.Procedure according to one of the Claims 2 to 7 , characterized in that at least one area (52) not to be sintered is covered by means of a mask (56). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Komponente (20, 42, 60) zusätzlich zumindest teilweise durch thermische Behandlung, vorzugsweise in einem Ofen, gesintert wird.Procedure according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that the at least one component (20, 42, 60) is additionally at least partially sintered by thermal treatment, preferably in an oven.
DE102018216756.7A 2018-09-28 2018-09-28 Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell Pending DE102018216756A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018216756.7A DE102018216756A1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell
PCT/EP2019/074983 WO2020064456A1 (en) 2018-09-28 2019-09-18 Electrochemical cell and method for producing an electrochemical cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018216756.7A DE102018216756A1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018216756A1 true DE102018216756A1 (en) 2020-04-02

Family

ID=68062914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018216756.7A Pending DE102018216756A1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018216756A1 (en)
WO (1) WO2020064456A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012140684A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Dyepower Sintering process of metal oxide based formulations
US20180139850A1 (en) * 2007-05-24 2018-05-17 Ncc Nano, Llc Electrical, plating and catalytic uses of metal nanomaterial compositions

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011106654A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-25 Airbus Operations Gmbh A method of manufacturing a solid oxide fuel cell element by a layered structure and a solid oxide fuel cell element
DE102016223781A1 (en) 2016-11-30 2018-05-30 Robert Bosch Gmbh Fuel cell with improved robustness

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180139850A1 (en) * 2007-05-24 2018-05-17 Ncc Nano, Llc Electrical, plating and catalytic uses of metal nanomaterial compositions
WO2012140684A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Dyepower Sintering process of metal oxide based formulations

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020064456A1 (en) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2050155B1 (en) Electrode for a molten carbonate fuel cell and process for its production
EP1343215B1 (en) Structured body used as anode in fuel cell
EP0788175B1 (en) High temperature fuel cell with an electrolyte thin film
EP2036152B1 (en) Ceramic material combination for an anode of a high-temperature fuel cell
DE60118884T2 (en) METHOD FOR PRODUCING AN ANODIS-CARRYING ELECTROLYTE-CONTAINING ARRANGEMENT AND CERAMIC CELL CONTAINING SUCH AN ARRANGEMENT
EP2676318A1 (en) Layer structure and use thereof to form a ceramic layer structure between an interconnect and a cathode of a high-temperature fuel cell
DE112004002665T5 (en) Durable diffusion media coated with a membrane electrode assembly catalyst without lamination to the membrane
DE3118299A1 (en) "METHOD FOR GENERATING A CELL FOR MEASURING THE OXYGEN CONCENTRATION"
DE102018105115A1 (en) Electrode, cell unit and electrolyzer
DE102018216756A1 (en) Electrochemical cell, and method for producing an electrochemical cell
EP2156499B1 (en) Method for producing a gas-tight solid electrolyte layer and solid electrolyte layer
DE102008059165A1 (en) Component with a catalytic surface, process for its preparation and use of this component
EP1601810A1 (en) Method for producing a layer system comprising a metallic carrier and an anode functional layer
DE3238824A1 (en) OXYGEN MEASUREMENT ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
EP1894266A1 (en) High temperature fuel cell having a metallic supporting structure for the solid oxide functional layers
DE10259383A1 (en) Gas diffusion electrodes for polymer electrolyte membrane fuel cells and process for their manufacture
WO2009076976A1 (en) Bipolar plate and method for producing a bipolar plate
DE10339613A1 (en) Solid oxide fuel cell and process for its preparation
DE102018212110A1 (en) Open-pore metal body with an oxide layer and process for its production
DE102006044706A1 (en) Layer structure and method for producing a layer structure
WO2013045230A1 (en) Method for the production of a solid electrolyte fuel cell
DE102020202375A1 (en) Fuel cell stack and method of making the same
WO2022135957A1 (en) Electrode unit, and process for manufacturing an electrode unit
DE102022203604A1 (en) Powder, ceramic wall, reaction chamber and process
DE102022115912A1 (en) Method for producing an electrical component by successive printing and sintering of particle-containing ink

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified