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Untersuchung des katalytischen Einflusses von Ceroxid auf die Direktverstromung von Kohlenstoff in einem SOFC-System

Desclaux, Pauline - Universität des Saarlandes (2012)


Direktkohlenstoff-Brennstoffzellen (DCFC) bieten hohe thermodynamische Wirkungsgrade, die aufgrund der positiven Reaktionsentropieänderung bei der elektrochemischen Oxidation von Kohlenstoff 100% geringfügig übersteigt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde ein DCFC-Teststand weiterentwickelt, der auf dem Konzept einer Festoxidbrennstoffzelle basiert. Dafür befindet sich ein Pressling aus Kohlenstoffpulver anodenseitig in direktem Kontakt mit einer kreisförmigen Elektrolytschicht (Flachzelle mit Standardkathode aus LSM).

Im Zentrum dieser Forschungsarbeit steht die Untersuchung von Elektrokatalysatoren, die unter dieser Konfiguration die Kinetik der Direktoxidation von Kohlenstoff erhöhen. Nach eingehender Literaturrecherche wurde hierfür Ceroxid ausgewählt. Dafür wurde ein Modell entwickelt, in dem die Einzelschritte der elektrochemischen Oxidation von Kohlenstoff angegeben werden, um die spezifische Wirkung von Ceroxid mit den Sauerstoffionen darzustellen.

Außerdem wurden modifizierte Anodenbeschichtungen hergestellt, die aus CuO, YSZ und unterschiedlichen Anteilen von GDC bestehen. Diese letzte Anodenkomponente wurde als Katalysator dank seines Ceroxidgehalts (CeO2) genutzt. Systematische Messungen von Vollzellen wurden im Temperaturbereich von 750 bis 850 °C durchgeführt, um den katalytischen Einfluss von Ceroxid auf die Kinetik sowie die Reaktionsselektivität der Direktoxidation von Kohlenstoff zu untersuchen.


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