1. Aachener Oberflächentechnik-Kolloquium 2006

Zukünftig sollen Hochtemperatur-Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) auch als Stromquelle für mobile Anwendungen in Kraftfahrzeugen und Flugzeugen dienen. Hieraus ergeben sich besondere Anforderungen an Konstruktion, Werkstoffauswahl und Fertigungstechnik. Insbesondere wird eine kompakte und leichte Bauweise gefordert. Bei Betriebstemperaturen von ca. 800 °C, oxidierenden und reduzierenden Atmosphären, dynamischen thermischen und mechanischen Belastungen werden hohe Ansprüche an die Bauelemente und an die Verbindungstechnik gestellt. Einzelne Bauelemente werden zu einer Baugruppe - den „Kassetten“ - gefügt, die dann weiter zu einem Stapel (Stack) zusammen gebaut werden. Der erste Schritt im Stackbau ist das Einlöten der keramischen Zelle in das sog. Rahmenblech. Für diese Metall-Keramik-Verbindung wird das Reaktivlöten an Luft (RAB) verwendet. Im zweiten Schritt wird der gelötete Verbund mit der Unterschale durch Laserschweißen zu einer Kassette verschweißt. Nach einem Dichtigkeitstest werden die Kassetten schließlich mit Glaslot elektrisch isolierend zu einem Stack verbunden. Eine alternative Bauweise ist die sog. Sandwichbauweise, bei der die Glaslotabdichtung durch eine metallische Hochtemperaturlötung ersetzt wird. Hierzu muss vor dem Lötprozess eine isolierende, keramische Beschichtung auf die Unterschale aufgetragen werden.