Sinterung von Zirkoniumdioxid-Elektrolyten im Mehrlagenverbund der oxidkeramischen Brennstoffzelle (SOFC):
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| Language: | German |
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Jülich
2008
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| Series: | Schriften des Forschungszentrums Jülich
Reihe Energie & Umwelt ; 9 |
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FORSCHUNGSZENTRUM JULIEN GMBH INSTITUT FUER ENERGIEFORSCHUNG (IEF)
WERKSTOFFSYNTHESE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN (IEF-1) SINTERUNG VON
ZIRKONIUMDIOXID- ELEKTROLYTEN IM MEHRLAGENVERBUND DER OXIDKERAMISCHEN
BRENNSTOFFZELLE (SOFC) ROBERT MUECKE SCHRIFTEN DES FORSCHUNGSZENTRUMS
JUELICH REIHE ENERGIE & UMWELT / ENERGY & ENVIRONMENT BAND / VOLUME 9
ISSN 1866-1793 ISBN 978-3-89336-529-6 111 INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS VI 1. EINLEITUNG 1 1.1 THEMATIK 1 1.2 ZIELSETZUNG
2 2. GRUNDLAGEN UND THEORETISCHE METHODEN 3 2.1 ELEKTROLYTSCHICHTEN IN
DER OXIDKERAMISCHEN BRENNSTOFFZELLE 3 2.2 FREIE SINTERUNG 6 2.2.1
SINTERMECHANISMEN UND -STADIEN 6 2.2.2 EINFLUSS DES GRUENKOERPERS 9 2.2.3
MODELLIERUNG DES SINTERVORGANGS 10 2.2.4 GENERALISIERTE SINTERMODELLE 12
2.2.5 MASTERSINTERKURVEN-MODELL 14 2.2.5.1 FREIES, ANISOTROPES SINTERN
15 2.2.5.2 BESTIMMUNG DER AKTIVIERUNGSENERGIE 16 2.3 UEBERBLICK UEBER DAS
KOSINTERN EINES SCHICHTVERBUNDES 16 2.3.1 SINTERUNG AUF EINEM STEIFEN
SUBSTRAT 17 2.3.2 SINTERUNG AUF EINEM MITSCHRUMPFENDEM SUBSTRAT 18 2.4
MATERIALEIGENSCHAFTEN 20 2.4.1 DIFFUSIONSKRIECHEN 20 2.4.2 ELASTISCHE
MODULE 24 2.4.3 POISSONKOEFFIZIENTEN 25 2.4.3.1 ELASTISCHE
POISSONKOEFFIZIENTEN 25 2.4.3.2 VISKOSE POISSONKOEFFIZIENTEN 25 2.5
VERWENDETES SINTERMODELL 26 2.5.1 THEORETISCHE BESCHREIBUNG 27 2.5.2
NUMERISCHE UMSETZUNG 30 3. EXPERIMENTELLE METHODEN 32 3.1
AUSGANGSMATERIALIEN 32 3.1.1 ANODENSUBSTRAT 32 3.1.2 ANODENSCHICHT 32
3.1.3 ELEKTROLYTSCHICHT 32 3.2 HERSTELLUNGSMETHODEN 33 3.2.1
PULVERPRESSLINGE 33 3.2.2 ANODEN- UND ELEKTROLYTBESCHICHTUNGEN 34
3.2.2.1 VAKUUM-SCHLICKERGUSS 34 3.2.2.2 SIEBDRUCK 34 3.2.3 HERSTELLUNG
FREISTEHENDER SCHICHTEN 34 3.3 PULVER-, GRUENLING- UND
SCHICHTCHARAKTERISIERUNG 37 3.3.1 KORNGROESSE 37 3.3.2 SPEZIFISCHE
OBERFLAECHE 37 3.3.3 DICHTEBESTIMMUNG 37 3.3.3.1 PRESSLINGE 37 3.3.3.2
ANODENSUBSTRATE 37 3.3.3.3 SCHICHTEN AUF SUBSTRAT 38 3.3.3.4
FREISTEHENDE SCHICHTEN 40 3.3.4 MIKROSTRUKTURANALYSE 41 3.3.4.1
PORENANALYSE 41 IV 3.3.4.2 KORNANALYSE 43 3.3.4.3 VERTIKALE
DICHTEVERTEILUNG 43 3.4 SINTERUNG FREISTEHENDER DUENNER SCHICHTEN 43 3.5
DILATOMETRIE OHNE LASTAUFTRAG 43 3.5.1 THERMISCHE DEHNUNG 46 3.5.2 FREIE
SINTERUNG 47 3.5.2.1 ALLGEMEINE KORREKTUR 47 3.5.2.2 VERDICHTBARE PROBEN
48 3.6 DREI-PUNKT-BIEGE-VERSUCHE 50 3.6.1 BURGER-MODELL 51 3.6.2 LINEARE
MATERIALIEN 52 3.6.3 NICHT-LINEARE MATERIALIEN 53 3.6.4 DURCHFUEHRUNG 54
3.6.4.1 E-MODULI 55 3.6.4.2 VISKOSITAETEN / KRIECHKOEFFIZIENTEN 56
3.6.4.3 AUTOMATISCHE DATENAUSWERTUNG 57 3.7 KRUEMMUNGSMESSUNGEN 58 3.7.1
MODELLPROBEN 58 3.7.2 HALBZELLEN 59 3.8 BESTIMMUNG DER LECKRATEN 59 3.9
ELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG 61 4. EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE UND
DEREN DISKUSSION 63 4.1 CHARAKTERISIERUNG DES GRUENZUSTANDS 63 4.1.1
KORNGROESSENVERTEILUNG UND SPEZIFISCHE OBERFLAECHEN 63 4.1.2 MIKROSTRUKTUR
64 4.1.3 GRUENDICHTE 67 4.2 FREIE SINTERUNG 71 4.2.1 VERGLEICH SUBSTRAT
UND FUNKTIONSSCHICHTEN 71 4.2.2 VERGLEICH PRESSLINGE UND SCHICHTEN 74
4.2.3 EINFLUSS DER PULVERSORTE UND KALZINATION 75 4.2.4 EINFLUSS DER
GRUENDICHTE 77 4.2.5 EINFLUSS DER HEIZRATE 79 4.2.6 BESTIMMUNG DER
MASTERSINTERKURVEN 85 4.3 GEHINDERTE SINTERUNG 89 4.3.1 ANALYSE DER
MIKROSTRUKTUR 90 4.3.1.1 MIKROGRAPHIEN 91 4.3.1.2 VERDICHTUNG 94 4.3.1.3
PORENGROESSE 96 4.3.1.4 PORENFORM 98 4.3.1.5 PORENAUSRICHTUNG 99 4.3.2
KRUEMMUNG 107 4.3.2.1 MODELLPROBEN 107 4.3.2.2 HALBZELLEN 115 4.3.3
LECKRATEN 117 4.4 ZELLTESTS 120 4.5 BESTIMMUNG DER MATERIALPARAMETER 122
4.5.1 THERMISCHE DEHNUNG 123 4.5.2 ELASTISCHE PARAMETER 124 4.5.3
KRIECHPARAMETER 128 5. ERGEBNISSE DER SINTERMODELLIERUNG UND DEREN
DISKUSSION 138 5.1 VERGLEICH MIT DEN EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSEN 139 5.2
EINFLUSS DER AUSGANGSGROESSEN 144 5.2.1 AUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT 144 5.2.2
ELASTISCHE PARAMETER 145 5.2.3 VISKOSE PARAMETER 145 5.2.4
ZUSAMMENFASSUNG DER EINFLUSSGROESSEN 148 6. ZUSAMMENFASSUNG 149 7.
LITERATUR 152 8. ANHANG 159 8.1 BEISPIELAUSGABE FREIE
DILATOMETER-SINTERUNG 159 8.2 BEISPIELPROGRAMME FUER
DREI-PUNKT-BIEGEVERSUCHE 160 |
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FORSCHUNGSZENTRUM JULIEN GMBH INSTITUT FUER ENERGIEFORSCHUNG (IEF)
WERKSTOFFSYNTHESE UND HERSTELLUNGSVERFAHREN (IEF-1) SINTERUNG VON
ZIRKONIUMDIOXID- ELEKTROLYTEN IM MEHRLAGENVERBUND DER OXIDKERAMISCHEN
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ISSN 1866-1793 ISBN 978-3-89336-529-6 111 INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS VI 1. EINLEITUNG 1 1.1 THEMATIK 1 1.2 ZIELSETZUNG
2 2. GRUNDLAGEN UND THEORETISCHE METHODEN 3 2.1 ELEKTROLYTSCHICHTEN IN
DER OXIDKERAMISCHEN BRENNSTOFFZELLE 3 2.2 FREIE SINTERUNG 6 2.2.1
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2.2.5 MASTERSINTERKURVEN-MODELL 14 2.2.5.1 FREIES, ANISOTROPES SINTERN
15 2.2.5.2 BESTIMMUNG DER AKTIVIERUNGSENERGIE 16 2.3 UEBERBLICK UEBER DAS
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3.2.2.1 VAKUUM-SCHLICKERGUSS 34 3.2.2.2 SIEBDRUCK 34 3.2.3 HERSTELLUNG
FREISTEHENDER SCHICHTEN 34 3.3 PULVER-, GRUENLING- UND
SCHICHTCHARAKTERISIERUNG 37 3.3.1 KORNGROESSE 37 3.3.2 SPEZIFISCHE
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EINFLUSS DER AUSGANGSGROESSEN 144 5.2.1 AUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT 144 5.2.2
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