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SOFCs

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SOFCs sind eine der Hauptanwendungen von Scandiumoxid. Scandium wird als Dotierstoff für Zirkoniumdioxid (ScSZ) in Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) verwendet. So kann das Metall die Lebensdauer und Effizienz von Batterien erhöhen und ihre Betriebstemperatur senken. Die Zelle hat „das höchste Ausgangspotenzial aller elektrolytgestützten Brennstoffzellen“, nicht zuletzt weil die ScSZ-Kathode die höchste Ionenleitfähigkeit aller Optionen für eine Niedertemperatur-SOFC aufweist.

SUNIWAY ist ein renommierter Vertriebspartner eines weltweit renommierten Herstellers von Scandiumoxid. Jeder Schritt des Herstellungsprozesses wird im eigenen Haus durchgeführt, was die Qualitätskontrolle der wichtigsten Materialeigenschaften (Reinheit, Aussehen, Partikelgröße) innerhalb einer Charge und die Konsistenz von Charge zu Charge ermöglicht. Neben Scandiumoxid (Scandia) bietet OSC auch Zirkoniumoxid an, das in der SOFC-Produktion verwendet wird. Unterstützt durch ein erfahrenes F&E- und Technologieteam bietet OSC für alle unsere Materialien maßgeschneiderte Dienstleistungen an.

Marktnachfrage

Der Markt für Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) ist derzeit der größte Markt für Scandiumoxid und wird 2018 schätzungsweise 76 % ausmachen. Das SOFC-Wachstum war durchweg stark und könnte im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von mehr als 20 % erreichen.

Einige Informationen

Scandium hat die Ordnungszahl 21 und wird im Periodensystem mit dem Symbol „Sc“ bezeichnet. Scandium wird aus einem der seltenen Minerale Skandinaviens gewonnen. Wenn es der Luft ausgesetzt wird, entwickelt es einen gelblichen oder rosafarbenen Schimmer. Scandium hat die Eigenschaft, leicht anzulaufen und bei Entzündung zu brennen. Es löst sich auch in Säuren auf und reagiert mit Wasserstoffgas. Scandium wird durch Erhitzen von Scandiumfluorid (ScF3) mit Calciummetall hergestellt. Diese ungewöhnliche Chemikalie findet sich in Haushaltsgegenständen wie Gläsern, Energiesparlampen, Leuchtstoffröhren und Fernsehern.
Scandiumpulver wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Es hat ein Atomgewicht von 44.956 und eine Ordnungszahl von 21. Es ist das einundzwanzigste Element des Periodensystems und das erste Element der Übergangsgruppe in der ersten langen Periode; es hat die Isotope 40 Sc und 51 Sc sowie ein Isotop mit mittlerem Wert, das als 45 Sc bekannt ist; alle diese Isotope werden durch Kernreaktionen erzeugt. Scandium wurde 1879 von L.F. Nilson entdeckt, als er Studien über seltene Erden durchführte. Es handelt sich um ein weiches, weißes Metall mit silbernen Reflexen, das an der Luft die Bildung einer weißen Nitridschicht fördert und in Kontakt mit Wasser brennt, wobei eine Flamme mit gelben und roten Reflexen entsteht. Scandiumpulver und einige andere Scandiumverbindungen werden häufig als Katalysatoren bei der Umwandlung von Essigsäure in Aceton verwendet. Es kann auch verwendet werden, um die Keimung von Gemüsesamen zu verbessern.
Scandium ist ein weiches, silbriges, gelb-weißes Metall, das zur Gruppe 3 des Periodensystems gehört und das führende Element einer Gruppe von zehn Metallen ist, die als Übergangselemente der ersten Reihe bekannt sind. Scandium steht an 35. Stelle der Häufigkeit in der Erdkruste. Es läuft an der Luft an und brennt leicht, sobald es entzündet ist. Es reagiert mit Wasser unter Bildung von Wasserstoffgas und löst sich in einer Vielzahl von Säuren auf. Scandium ist ein sehr leichtes Metall mit einem relativ hohen Schmelzpunkt und guter Korrosionsbeständigkeit. Es ist auch ein seltenes Metall, nicht weil es schwer zu finden ist, sondern weil es nur schwer in hoher Konzentration (d. h. als Erz) zu finden ist und weltweit dünn verteilt ist (0,0025 % der Erdkruste), was die Sammlung und Reinigung kostspielig und zeitaufwändig macht.

Scandium spielt eine entscheidende Rolle in der Hochleistungsindustrie, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt und im Automobilsektor. Scandium wird häufig in Aluminium-Scandium-Legierungen verwendet, die für die Herstellung leichter, haltbarer Komponenten in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie unerlässlich sind. Diese Legierungen bieten ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Schweißbarkeit, was sie zu idealen Werkstoffen für modernste Luft- und Raumfahrt- sowie Automobiltechnologien macht.

Neben seinen Vorteilen als Legierungselement ist Scandium auch für Energieanwendungen von zentraler Bedeutung. Scandium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid wird aufgrund seiner ausgezeichneten Ionenleitfähigkeit und thermischen Stabilität, die für eine effiziente Energieerzeugung entscheidend sind, in Festoxid-Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs) eingesetzt.

Neben diesen Anwendungen finden Scandiumverbindungen auch in anderen fortschrittlichen Technologien Verwendung. Scandiumiodid wird in Quecksilberdampflampen verwendet, die das natürliche Sonnenlicht für Film- und Fernsehstudios simulieren. Scandiumoxid (Scandia) wird bei der Herstellung von hochintensiven „Stadion“-Lampen verwendet, während das radioaktive Isotop 45Sc als Rückverfolgungsmittel in Ölraffinerien dient. Außerdem kann Scandiumsulfat in Spuren die Keimung von Samen wie Mais, Erbsen und Weizen fördern.

Die beiden vielversprechendsten Anwendungen für Scandium sind Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) und Scandium-Aluminium-Legierungen. Scandium wird in großem Umfang in SOFCs verwendet. Durch kontinuierliche wärmeerzeugende interne Reaktionen können diese Brennstoffzellen sehr kostengünstig und effizient Energie erzeugen. SOFCs können mit billigem Erdgas betrieben werden, und der gesamte von diesen Zellen erzeugte Strom kostet nur wenige Cent pro Kilowattstunde. Scandium-Aluminium-Legierungen sind vielversprechend für eine Vielzahl von Anwendungen. Diese Legierung ist leicht und fest und kann in Flugzeugen und anderen Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden. Scandium-Aluminium-Legierungen können auch für den 3D-Druck verwendet werden, bei dem CAD-Modelle ganz aus Metall hergestellt werden. Scandium hat aufgrund seiner Leichtigkeit und Festigkeit eine Vielzahl anderer Anwendungen. Hier sind einige Beispiele: Keramik: Durch die Kombination von etwa 20 % Scandiumcarbid und Titancarbid kann ein sehr hartes Mischcarbid hergestellt werden. Zum Vergleich: Das Material ist nur wenig weicher als Diamanten. Elektronik: Scandium ist ein wichtiger Bestandteil des Lasermaterials Gadolinium-Scandium-Gallium-Granat (GSGG). GSGG soll dreimal so effektiv sein wie ein ähnliches Material aus Yttrium und Aluminium. Scandium kann auch in Computerschaltern verwendet werden. Damit diese Schalter funktionieren, wird wellenförmiges Licht durch Granat und Mikrowellengeräte geleitet.Beleuchtung: Das kritische Metall kann auch zur Herstellung von hochintensiven Leuchten verwendet werden, die wie natürliches Licht aussehen. Scandium hat ein breites Emissionsspektrum, das dem des Sonnenlichts ähnelt, und wird effektiv für die Beleuchtung von Kameras sowie von Film- und Fernsehstudios eingesetzt. Phosphor und Displays: Scandiumverbindungen können als Träger für Phosphor dienen, der häufig als Aktivatorion in Fernseh- und Computermonitoren verwendet wird, da Scandium rot leuchtende Materialien aktivieren kann, was für Fernsehbildschirme nützlich ist. Aufgrund der derzeit hohen Kosten für Scandium wird diese Anwendung jedoch nicht häufig genutzt.Schließlich ist Scandium dem Yttrium sowohl in der Zusammensetzung als auch in der Anwendung sehr ähnlich. Da es wahrscheinlich ist, dass Yttrium weltweit knapp wird, könnte Scandium als Yttriumersatz in energieeffizienten Beleuchtungssystemen und chemischen Raffinationstechnologien Verwendung finden. In einigen Fällen ist Scandium sogar effektiver als Yttrium. Es ist ein besserer elektrischer Leiter und hat sich bereits in der Hochleistungsbeleuchtung bewährt.Scandium ist derzeit etwa 100-mal so teuer wie Yttrium, aber wenn man die vergleichbaren Vorteile von Scandium berücksichtigt, kann der Kostennachteil für das kritische Metall minimiert werden.