Oxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 125

Abb. 5.21 Prinzipdarstellung einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle (Veröffentlicht
mit freundlicher Genehmigung des HvB-Verlags, Ellerau [ 1 , 20. Erg.-Lfg., Ab-
schn. 8.5.2.0., Bild 2])
zur Verbesserung der Sauerstoffanionenleitfähigkeit bei erhöhter Tempe-
ratur betrieben.
Während die Festelektrolytmembran ein ausschließlicher Sauerstoff-
anionenleiter ist, müssen die Elektroden zwei Funktionen erfüllen: Sie
müssen auf der Kathodenseite die elektrische Ladung als Elektronen aus
dem Stromkreis aufnehmen und als Ionenladung an die Membran ab-
geben. Auf der Anodenseite findet der umgekehrte Vorgang statt. Die
Elektrodenmaterialien müssen sowohl ionen- als auch elektronenleitend
sein. Das ist nur in ganz speziellen Oxidkeramik-Werkstoffen möglich.
Gleichzeitig wird verlangt, dass sie einerseits für Luft und andererseits
für das Brenngas ausreichend porös sind, um es an die Membran zu
transportieren. Da der Hinvorgang an der Kathode (Elektronen werden
am Sauerstoff fixiert) nicht identisch mit dem Rückvorgang an der An-
ode (Elektronen werden in den Stromkreis eingespeist) ist, kommen für
die Kathode und die Anode unterschiedliche Keramiken zur Anwen-
dung. Hochtemperatur-Brennstoffzellen werden bei 800-1000 °C einge-
setzt. Das bedeutet, dass die Elektrodenmaterialien diese Temperatur oh-
ne Veränderungen aushalten müssen. Das ermöglichen ebenfalls nur Ke-
ramiken.