Kerafol übernimmt MEA-Produktion und Know-How vom Fraunhofer IKTS

Kerafol Keramische Folien GmbH übernimmt in den nächsten Jahren das Fertigungs-Know-How für die Herstellung keramischer MEAs (Membrane Electrode Assembly) für Brennstoffzellen vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS Dresden. MEAs bilden das Kernstück der Hochtemperaturbrennstoffzelle (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell). Sowohl die Technologien als auch das Qualitätsmanagement zur Elektrodenpastenherstellung, zur Siebdruck-Schichtenherstellung sowie für das Sintern substratgetragener MEAs werden zu Kerafol transferiert. Damit ist Kerafol in der Lage, sich als führender und weltweit agierender Spezialist für substratgetragene Zellen zu positionieren.

SOFCs dienen der Produktion von elektrischer Energie aus fossilen und nachwachsenden Energieträgern mit hoher Effizienz in mobilen und stationären Systemen. Sie haben daher eine entscheidende Bedeutung im zukünftigen Energiemix, auch und gerade angesichts der aktuellen Bewegungen am Energiemarkt. Während in den vergangenen Jahren die Grundlagen der SOFC-Technologie erarbeitet wurden, gilt es nun, die Herstellkosten zu senken und die Leistung zu erhöhen.

Die Zellen können aus Standard-Materialien wie teil- oder vollstabilisiertem Zirkonoxid bestehen. Zur Erhöhung der Leistungsdichte werden jedoch auch Scandium-dotierte MEAs verfügbar gemacht. Die Wissenschaftler des IKTS erwarten dadurch nahezu eine Verdopplung der Leistungsdichte von derzeit 0.28 W/cm² auf 0.45 W/cm² bei 850 °C und 0.7 Volt. Die derzeit erreichte Langzeitstabilität von unter 0.5 % Leistungsverlust pro 1000 Stunden soll beibehalten werden.

Die Kerafol Keramische Folien GmbH, Eschenbach, ist ein weltweit agierender Spezialist für die Entwicklung und Herstellung von keramischen Folien. Modernste Fertigungsanlagen und Reinraumtechnologie stehen zur Verfügung, um oxid- und nichtoxidkeramische Erzeugnisse im Bereich von 20 µm bis 3 mm Dicke und bis zu 1m Breite über das Foliengießen zu produzieren. Eine der Kernkompetenzen von Kerafol stellt die Herstellung von Zirkonoxid-Substraten dar, die für SOFC-Stacks, Elektronikanwendungen oder für die Sensorik im Automobilbereich in großen Stückzahlen eingesetzt werden. Kerafol bedient mit seinen Substraten und MEAs auf Basis YSZ (Yttrium-Stabilisiertes Zirkonoxid) einen weltweiten Markt und beliefert bereits heute alle namhaften Forschungseinrichtungen und Firmen, die sich mit der Entwicklung von SOFC-Technologien beschäftigen.

Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Dresden, ist eines der weltweit führenden Institute der Hochleistungskeramik und verfügt über langjährige Erfahrungen sowohl bei der Entwicklung von Dickschicht-werkstoffen (Cermet- und Polymerpasten) für die Energietechnik, Sensorik sowie Mikrosystemtechnik. Seit der Gründung des IKTS im Jahre 1992 bilden die keramischen Hochtemperaturbrennstoffzellen einen wesentlichen Forschungsschwerpunkt. Im Rahmen von zahlreichen Projekten wurden die wissenschaftlichen Grundlagen für die Auslegung und Herstellung planarer MEAs und Stacks gelegt und alle Einzeltechnologien, angefangen von der Elektrodenherstellung und -charakterisierung, der Glaslotfolientechnik, dem Aufbau von Bipolarplatten, der Kontaktierung auf Anode und Kathode, dem Fügen und Initialisieren von Stacks bis hin zur 3D-Simulation erarbeitet.

Die hervorragende Kooperation zwischen Kerafol und dem IKTS besteht seit mehreren Jahren und erstreckt sich über viele Gebiete. Im Jahre 2003 begann die gemeinsame Arbeit an kostengünstigen und leistungsfähigen MEAs für SOFCs, die nun mit der Überführung in die Fertigung eine neue Stufe erreicht. Mit diesem Meilenstein in der Kommerzialisierung haben die Wissenschaftler und Ingenieure des IKTS der Brennstoffzellen-Industrie erneut eine wichtige Schlüsseltechnologie zur Verfügung gestellt. Das Institut beabsichtigt, seine Aktivitäten in der Brennstoffzellentechnik zukünftig weiter auszubauen und ist offen für weitere Kooperationen.