Brennstoffzellen in der Form von Biskuitrollen

Schottische Wissenschaftler arbeiten an Brennstoffzellen in der Form von Biskuitrollen: Die SOFCs bestehen aus einem Laminat von Materialien, die zusammengesetzt, gefaltet und dann aufgerollt werden. So lassen sich röhrenförmige Brennstoffzellen herstellen, die weniger Dichtungen benötigen und einfacher herzustellen sind.

Die eingesetzten keramischen Materialien für Kathode und Anode entsprechen denen in herkömmlichen, flachen SOFCs. Doch werden sie zum Einsatz in der Biskuitrolle zu extrem dünnen, flexiblen Matten verarbeitet. Dazu wird das keramische Pulver mit Lösungsmitteln, Polymeren und leicht brennbaren Partikeln vermischt und ausgehärtet. Die so entstehenden Anoden- und Kathodenmatten werden – getrennt durch ein Elektrolyt – zu einem knapp 0,2 Millimeter dicken Laminat zusammengepresst und dann einmal gefaltet.

Ausgehend von der dadurch entstehenden insgesamt sechslagigen Schleife wird das Material nun zu einer Röhre aufgerollt. Im Zentrum dieser Röhre liegen zwei größere Hohlräume, die einmal vom Anodenmaterial, im anderen Fall vom Kathodenmaterial umschlossen werden. Die gesamte Rolle wird schließlich gebrannt, wobei die beigemischten Partikel verbrennen und eine poröse Struktur zurücklassen.

Da die Zelle in sich geschlossen ist, gebe es bei dieser Bauweise keine Dichtungsprobleme – im Gegensatz zu den herkömmlichen flachen oder röhrenförmigen SOFCs, wie die Entwickler von der Universität in St. Andrews hervorheben. Durch die universelle Bauweise sei die Größe der Zellen leicht skalierbar, und das gemeinsame Brennen aller Komponenten vereinfache die Produktion.

Bislang haben die schottischen Entwickler erst einen Prototypen ihres SOFCRoll genannten Systems konstruiert. Mehrere Exemplare des Prototypen „mark1“ mit einer Leistung von 200 Milliwatt sollen nun zu einem System kombiniert werden, das bei einer elektrischen Spannung von 12 Volt eine Leistung von 5 Watt liefert. Gleichzeitig arbeiten die Entwickler an einem größeren System mit einem Kilowatt Leistung. Mit diesen Demonstrationssystemen wollen sich die Entwickler dann nach Partnerschaften zur Kommerzialisierung der rollbaren Zellen umsehen.