Browse Prior Art Database

Verfahren zur automatisierten Qualitaetspruefung keramischer Traegerrohre fuer Hochtemperaturbrennstoffzellen mittels MR

IP.com Disclosure Number: IPCOM000030677D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 9 (2004-09-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Sep-25
Document File: 2 page(s) / 215K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Juergen Carstens: CONTACT

Abstract

Eine der wichtigsten Komponenten von keramischen Hochtemperaturbrennstoffzellen, die zur Zeit fuer den Einsatz in Kraftwerken vorgesehen sind, ist das oxidkeramische Kathodenrohr (mit einer Laenge von ca. 1,5 m), das zugleich als Traegerrohr dient. Neue Generationen von Hochtemperaturbrennstoffzellen benutzen abgeflachte Rohre mit verschiedenen internen Strukturen (sogenannte Gaskanaele), in denen das Oxidationsgas innerhalb des Kathodenrohres gefuehrt wird. Diese Rohre bestehen aus einer schwarzen Keramik, sind ca. 1,5 m lang und besitzen Kanaele mit einem Durchmesser von einigen Millimetern (siehe Abb. 1). Die Herstellung der Rohre erfolgt aus einer feuchten Keramikvormasse, die ueber einen Extruder in die gewuenschte Rohrform gebracht wird und anschliessend in einem so genannten Sinterbrand zur festen Keramik gebrannt wird. Ein Problem besteht in der Pruefung der Qualitaet der so hergestellten Rohre. Die Kanalstrukturen koennen nach dem Sinterbrand kaum mehr geprueft werden, denn dabei koennen eventuell zu duenne Waende oder Beschaedigungen der Waende zu einem partiellen Ausfall der Keramik an dieser Stelle und damit zum Versagen des gesamten Brennstoffzellenrohres fuehren. Weiterhin ist auch die Durchbiegung der Rohre ein Problem. Diese kann z.B. waehrend des Brennvorganges durch unterschiedliche thermische Belastung entstehen. Diese Rohre sollten aber moeglichst gerade sein fuer weitere Bearbeitungsschritte (Beschichtungen mit Elektrolyt und Anoden, Verbindung zu einem Zellverbund) zur Herstellung der fertigen Brennstoffzelle. Bislang existieren nur aufwaendige Verfahren, um die Qualitaet der fertig gebrannten Keramikrohre zu pruefen. So kann mittels Fiberglasoptik, die in die kleinen Kanaele eingefuehrt wird, geprueft werden, ob diese den Spezifikationen entspricht. Dieses Verfahren ist limitiert durch die Oeffnung und Laenge der Kanaele. So gibt es fuer solche Dimensionen teilweise keine geeigneten Fiberglasoptiken. Auch ist dieses Verfahren nur schwer automatisierbar und zudem zeitaufwendig, da jeder Kanal einzeln geprueft werden muss. Weitere Methoden die Rohre zu begutachten sind beispielsweise, Proben aufzuschneiden, was jedoch zur Zerstoerung der Keramik fuehrt.

This text was extracted from a PDF file.
At least one non-text object (such as an image or picture) has been suppressed.
This is the abbreviated version, containing approximately 51% of the total text.

Page 1 of 2

S

Verfahren zur automatisierten Qualitaetspruefung keramischer Traegerrohre fuer Hochtemperaturbrennstoffzellen mittels MR

Idee: Dr. Ruediger Kohlmueller, DE-Erlangen

Eine der wichtigsten Komponenten von keramischen Hochtemperaturbrennstoffzellen, die zur Zeit fuer den Einsatz in Kraftwerken vorgesehen sind, ist das oxidkeramische Kathodenrohr (mit einer Laenge von ca. 1,5 m), das zugleich als Traegerrohr dient. Neue Generationen von Hochtemperaturbrennstoffzellen benutzen abgeflachte Rohre mit verschiedenen internen Strukturen (sogenannte Gaskanaele), in denen das Oxidationsgas innerhalb des Kathodenrohres gefuehrt wird. Diese Rohre bestehen aus einer schwarzen Keramik, sind ca. 1,5 m lang und besitzen Kanaele mit einem Durchmesser von einigen Millimetern (siehe Abb. 1). Die Herstellung der Rohre erfolgt aus einer feuchten Keramikvormasse, die ueber einen Extruder in die gewuenschte Rohrform gebracht wird und anschliessend in einem so genannten Sinterbrand zur festen Keramik gebrannt wird. Ein Problem besteht in der Pruefung der Qualitaet der so hergestellten Rohre. Die Kanalstrukturen koennen nach dem Sinterbrand kaum mehr geprueft werden, denn dabei koennen eventuell zu duenne Waende oder Beschaedigungen der Waende zu einem partiellen Ausfall der Keramik an dieser Stelle und damit zum Versagen des gesamten Brennstoffzellenrohres fuehren. Weiterhin ist auch die Durchbiegung der Rohre ein Problem. Diese kann z.B. waehrend des Brennvorganges durch unterschiedliche thermische Belastung entstehen. Diese Rohre sollten aber moeglichst gerade sein fuer weitere Bearbeitungsschritte (Beschichtungen mit Elektrolyt und Anoden, Verbindung zu einem Zellverbund) zur Herstellung der fertigen Brennstoffzelle. Bislang existieren nur aufwaendige Verfahren, um die Qualitaet der fertig gebrannten Keramikrohre zu pruefen. So kann mittels Fiberglasoptik, die in die kleinen Kanaele eingefuehrt wird, geprueft werden, ob diese den Spezifikationen entspricht. Dieses Verfahren ist limitiert durch die Oeffnung und Laenge der Kanaele. So gibt es fuer solch...