Fachgebiet Schichttechnologie



Leitung: Dr.- Ing. Johannes Arnold

Mitarbeiter:  Dr. Syed Asif Ansar, Alexander Bauder, Günter Roth, Dennis Soysal, Volker Thielke

Gastwissenschaftler: Dr. Cornelis Schreuders, Dr. Rémi Costa

Das Fachgebiet Schichttechnologie als Teil der Abteilung Elektrochemische Energietechnik befasst sich überwiegend mit der Herstellung und Entwicklung von Schutz- und Funktionsschichten für Hoch- und Niedertemperatur- Brennstoffzellen. Die folgenden Anlagen- und Charakterisierungsmethoden stehen dabei für die Arbeiten des Fachgebiets zur Verfügung:

  • Plasma- Beschichtungsanlagen
  • Plasma- Charakterisierungsmethoden
  • Trockensprühverfahren

Pulver- Plasma- Beschichtungsverfahren zeichnen sich durch hohe Flexibilität und eine Vielfalt verarbeitbarer Materialien (Metalle, Keramiken, Polymere) aus und haben im Vergleich zu Aufdampfverfahren (PVD, CVD etc.) wesentlich höhere Auftragsraten. Es handelt sich um schnelle Prozesse.

Die durch das Gleichstrom-Vakuum-Plasmaspritzen (DC-VPS) erzeugten Schichten besitzen eine hohe Dichte, Reinheit, Festigkeit und eine gute Bindung zum Substrat. Mit dem induktiv einkoppelnden Hochfrequenz- Plasmaspritzen (ICPS) können selbst relativ grobe Pulverfraktionen und hoch schmelzende Materialien mit hoher Ausbeute und Durchsatzrate verarbeitet werden.

Mit beiden Spritztechniken lassen sich auch Lösungen und Suspensionen verarbeiten, was zum einen den oft teuren und aufwändigen Weg der Spritzpulverherstellung vermeidet, zum anderen die Probleme vermeidet, die beispielsweise beim Spritzen von Nanopartikeln auftreten können. Sowohl DC-VPS- wie auch ICPS- Technologien erlangen daher zunehmend größere Bedeutung.
Als weitere Anwendungen gelten Funktionsschichten für leichte Faserstrukturbauteile, Korrosions- und Oxidationsschutzschichten auf metallischen und keramischen (SiC) Komponenten für Hochtemperaturanwendungen und elektrische Kurzschluss- Schutzschichten.

Mit der am DLR entwickelten Trockensprühtechnik können Nanopulver bei Umgebungsbedingungen aufgetragen werden. Die Vorteile dabei sind die Möglichkeit der Herstellung von 3 - 20 µm dicken Schichten ohne Zusatz von Lösungsmitteln, in einem Arbeitsschritt und unabhängig von den Substrateigenschaften. Diese Technologie wird vor allem zur Herstellung von Elektroden für Niedertemperaturbrennstoffzellen (PEFC, DMFC) eingesetzt. Durch die große Bandbreite an verarbeitbaren Materialien ist der Einsatz der Trockensprühtechnik jedoch weitaus vielfältiger.


Kontakt
Dr.-Ing. Johannes Arnold
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Thermodynamik
, Elektrochemische Energietechnik
Tel: +49 711 6862-716

Fax: +49 711 6862-747

E-Mail: Johannes.Arnold@dlr.de
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