Entbindern und Sintern von oxidkeramischen Brennstoffzellen

Exzellente Temperaturgleichmäßigkeit und Atmosphärenkontrolle garantieren perfekte und gleichbleibende Produktqualität

Oxidkeramische Brennstoffzellen (SOFC) werden in der elektrochemischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff verwendet. Klassifiziert durch die Verwendung eines oxidkeramikischen Elektrolyts dessen Kristallstruktur die Leitung von Sauerstoff-Ionen ermöglicht.
Man unterscheidet SOFC unter anderem nach ihrer Bauform: Planar und tubular.

Der SOFC Grünling wird in der Regel bei Raumtemperatur aus einer aus Keramikpulver, organischem Binder und Flüssigkeit gebildeten Rohmasse geformt. Ihre typischen Werkstoffeigenschaften erhalten sie erst durch das Entbindern und anschließende Sintern bei sehr hohen Temperaturen.

ONEJOON beherrscht die unterschiedlichen Brennverfahren, Brenntemperaturen und Brennatmosphären, die bei der Herstellung von SOFC zum Einsatz kommen. Unsere Ingenieure wissen um die Herausforderungen der Fertigungsprozesse und haben die passenden Lösungen für sie parat.

Eine der größten Herausforderungen in der Entbinderung von oxidkeramischen Brennstoffzellen ist die homogene Durchströmung des Ofenbesatzes mit Prozessgas. Diese gewährleistet, dass der ausdampfende Binder gleichmäßig von der Keramikoberfläche bzw. aus dem Produktstapel entfernt wird und verhindert die Bildung von Kohlenstoffnestern, oder eine lokale Übererhitzung des Produkts.

Die exakte Temperaturführung im Besatz entlang der gesamten Brennkurve gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität und Reproduzierbarkeit des Prozesses. 

Wir bei ONEJOON validieren mit Hilfe von CFD-Simulationen sowohl den Temperaturverlauf im Brennraum und dem Produkt, als auch die Durchströmung des Besatzes mit Prozessgas und optimieren so unser Ofenkonzept und ihren Besatzaufbau. Unsere CFD-Simulationen werden regelmäßig mit bereits gebauten Öfen, aber auch separaten Versuchen, validiert und entsprechend optimiert.

Prozesse

Entbinderung

Bei der thermischen Entbinderung wird der Keramik-Grünling erhitzt und der Binder in Form von Dampf entfernt. Dies kann durch Heizen bei Umgebungsdruck in oxidativer oder nicht-oxidativer Atmosphäre oder unter Vakuum geschehen. Die Prozessführung während des Entbinderns ist anspruchsvoll. Sie erfordert ein exaktes Anfahren der geforderten Temperatur, Beherrschung der chemischen Reaktionen im Produkt und eine hohe Temperaturhomogenität. ONEJOON kann mit einer Vielzahl an Ofensystemen die perfekte kundenspezifische Lösung bieten.

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Sintern

Es gibt viele verschiedene Sintertechniken und Sinterprozesse, was zu unterschiedlichen Gefügen und Eigenschaften des gesinterten Produkts führen kann. Gewünscht ist jedoch immer ein Endprodukt mit reproduzierbarem und exakt definiertem Gefüge. Die Ofentechnik wird hierzu von unseren Ingenieuren an Ihre spezifischen Anforderungen und Bedürfnisse angepasst. 

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