Entwicklung und Herstellung von metallgestützten Festelektrolyt-Brennstoffzellen mit Hilfe des Hohlkathoden-Gasflusssputterns:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Jülich
Forschungszentrum Jülich, Zentralbibliothek, Verl.
2013
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| Schriftenreihe: | Schriften des Forschungszentrums Jülich
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| adam_text | INHALTSANGABE
1. EINLEITUNG
1
2. MOTIVATION
3
3. GRUNDLAGEN 5
3.1. DIE BRENNSTOFFZELLE 5
3.1.1. ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN VON BRENNSTOFFZELLEN 5
3.1.2. DIE FESTOXIDELEKTROLYT-BRENNSTOFFZELLE (SOFC) 1
3.1.3. BAUFORMEN FUER STATIONAERE BZW. MOBILE ANWENDUNGEN .... 9
3.1.4. ANFORDERUNGEN AN DEN SOFC-ELEKTROLYTEN 10
3.1.5. HERSTELLUNG KERAMISCHER BAUTEILE UND SCHICHTEN 14
3.2. ELEKTROLYTHERSTELLUNG AUS DER GASPHASE 15
3.2.1. ALLGEMEINE EIGENSCHAFTEN VON PLASMEN 15
3.2.2. DC-HOHLKATHODENENTLADUNG 18
3.2.3. DER GFS-PROZESS 20
3.2.4. WACHSTUM EINER SPUTTER-SCHICHT 22
4. EXPERIMENTELLE ARBEITEN
25
4.1. VERWENDETE UNTERSUCHUNGSMETHODEN 25
4.1.1. LICHTMIKROSKOPIE 25
4.1.2. RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (REM) 26
4.1.3. TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOPIE (TEM) 21
4.1.4. ROENTGENDIFFRAKTOMETRIE (XRD) 21
4.1.5. LECKRATENBESTIMMUNG (DRUCKANSTIEGSMETHODE) 28
4.1.6. ETHANOLTROPFENTEST 29
XIII
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INHALTSANGABE
4.1.7. GALVANISCHE SCHICHTFEHLERCHARAKTERISIERUNG 31
4.1.8. POROSITAETSBESTIMMUNG 33
4.1.9. OPTISCHE 3-D-VERMESSUNG 33
4.1.10. LANGMUIR-SONDEN-MESSUNG 33
4.1.11. OPTISCHE EMISSIONS SPEKTROSKOPIE (OES) 35
4.2. AUFBAU UND HERSTELLUNGSROUTE DER MSC 36
4.2.1. DAS POROESE METALLSUBSTRAT 36
4.2.2. DIE METALLSUBSTRAT-GETRAGENE ZELLE (MSC) 38
4.3. ELEKTROLYTENWICKLUNG IM LABORMASSSTAB 4%
4.3.1. AUFBAU DER ENTWICKLUNGSANLAGE 1^2
4.3.2. BESCHICHTUNGSABLAUF UND PARAMETERWAHL 45
4.3.3. EINFLUSS DES UNTERGRUNDS AUF DEN ELEKTROLYTEN 50
4.3.4. KONSTANT ABGESCHIEDENE ELEKTROLYTE 50
4.3.5. GRADIERT HERGESTELLTE ELEKTROLYTE 52
4.3.6. ELEKTROLYTE MIT ..METALLISCHEN ZWISCHENSCHICHTEN 52
4.4. ELEKTROLYTFERTIGUNG IM PILOTMASSSTAB 54
4.4.1. AUFBAU DER ANLAGE 54
4.4.2. BESCHICHTUNGSABLAUF UND VERWENDETE PARAMETER 57
4.4.3. PLASMADIAGNOSTISCHE UNTERSUCHUNGEN 57
4.4.4. ANPASSUNG DER SCHICHTDICKENVERTEILUNG 59
4.4.5. PARAMETERSTUDIE IM PILOTMASSSTAB 60
4.5. ELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG 61
4.5.1. EINZELZELLUNTERSUCHUNG AM KIT 61
4.5.2. STACKUNTERSUCHUNG IN JUELICH 62
5. ERGEBNISSE UND DISKUSSION
63
5.1. ELEKTROLYTENTWICKLUNG IM LABORMASSSTAB 63
5.1.1. EINFLUSS DER ANODENOBERFLAECHE (
;;
DES UNTERGRUNDS ) 63
5.1.2. SCHICHTFEHLER DER ANODE 68
5.1.3. SCHICHTFEHLER DES ELEKTROLYTEN 72
5.1.4. HOMOGEN ABGESCHIEDENE ELEKTROLYTE 78
5.1.5. GRADIERT HERGESTELLTE ELEKTROLYTE 82
XIV
INHALTSANGABE
5.1.6. ELEKTROLYTE MIT *METALLISCHEN ZWISCHENSCHICHTEN 85
5.2. ELEKTROLYTFERTIGUNG IM PILOTMASSSTAB 91
5.2.1. PLASMADIAGNOSTISCHE UNTERSUCHUNGEN 91
5.2.2. ANPASSUNG DER SCHICHTDICKENVERTEILUNG 96
5.2.3. PARAMETERSTUDIE IM PILOTMASSSTAB 99
5.3. ELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG 103
5.3.1. EINZELZELLUNTERSUCHUNG AM KIT 103
5.3.2. STACKUNTERSUCHUNG IN JUELICH 104
5.4. SIMULATION DER SCHICHTBILDUNG 106
5.4.1. ANNAHMEN UND ABLAUF DER SIMULATION 108
5.4.2. EINFLUSS DER ANODE AUF DIE THEORETISCHE ELEKTROLYTDICKE . . .
118
5.4.3. ABGLEICH MIT EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSEN 120
5.4.4. SIMULATIONSFEHLER UND FAZIT 125
6. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
129
A. ANHANG
133
LITERATURVERZEICHNIS
163
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