Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während des Kosinterns einer neuartigen, inert gestützten Festoxidbrennstoffzelle:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag
[2020]
|
| Schriftenreihe: | Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt = Energy & environment
Band 498 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 168 Seiten Illustrationen 24 cm |
| ISBN: | 9783958064829 |
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Datensatz im Suchindex
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
..........................................................................
10
2
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
..........................................................
15
2.1
FUNKTIONSPRINZIP
EINER
BRENNSTOFFZELLE
.....................................................15
2.2
DIE
FESTOXIDBRENNSTOFFZELLE
-
GRUNDLAGEN
...............................................
1
7
2.3
VERLUSTMECHANISMEN
................................................................................
21
2.3.1
GASUMSETZUNG
.....................................................................................
22
2.3.2
OHMSCHE
VERLUSTE
...............................................................................
22
2.3.3
POLARISATIONSVERLUSTE
..........................................................................
22
2.4
ZELLDESIGNS
UND
MATERIALIEN.....................................................................
23
2.4.1
ZELLKONZEPTE
........................................................................................
24
2.4.2
MATERIALIEN
..........................................................................................
27
2.4.2.1
ELEKTROLYT
.....................................................................................
27
2.4.2.2
ANODE
..........................................................................................
28
2.4.2.3
KATHODE
........................................................................................
29
2.4.2.4
BARRIERE-SCHICHT
..........................................................................
32
2.4.2.5
STROMSAMMLERSCHICHT
.................................................................
32
2.5
INERT
GESTUETZTE
ZELLE
DER
FIRMA
BOSCH
....................................................
33
2.5.1
FORSTERIT
..............................................................................................
35
3
EXPERIMENTELLE
METHODEN
..........................................................................
38
3.1
SYNTHESE
VON
PULVERN
...............................................................................
38
3.1.1
ELEKTROLYTVARIATION
.............................................................................
38
3.1.2
KATHODENMATERIALIEN
..........................................................................
39
3.1.2.1
AUSWAHL
DER
MATERIALIEN
.............................................................40
3.1.2.2
VALIDIERUNG
DER
KATHODENSYNTHESE
............................................
41
3.2
PROBENUEBERSICHT.......................................................................................
42
3.2.1
PULVER-PRESSLINGE
................................................................................
43
3.2.1.1
ELEKTROLYT
-
8YSZ
.........................................................................
43
3.2.1.2
KATHODENMATERIALIEN
..................................................................
44
3.2.1.3
SINGULAERE
OXIDE............................................................................
44
3.2.2
SIEBDRUCKPASTEN
.................................................................................
45
3.2.2.1
ELEKTROLYTPASTEN
.........................................................................
45
5.2.2.2
KATHODENPASTEN
.........................................................................46
3.2.2.3
LSM-STROMSAMMLERPASTEN-HERSTELLUNG
....................................
47
3.2.2.4
GDC-BARRIERESCHICHT...................................................................
48
3.2.3
GASDICHTIGKEITSPROBEN
.......................................................................48
3.2.4
EINZELZELLEN
-
ESC
..............................................................................
50
3.2.5
QUERSCHLIFFE
FUER
DIE
MIKROSKOPIE
.......................................................
51
3.2.5.1
KATHODENQUERSCHLIFFE
.................................................................
51
3.2.6
MODELLZELLEN
FUER
DIE
IMPEDANZMESSUNG
...........................................
51
3.2.6.1
ELEKTROLYTMATERIALVARIATIONEN
...................................................
51
3.2.6.2
KATHODENMATERIALIEN
..................................................................
52
3.3
ANALYSEMETHODEN
....................................................................................
53
3.3.1
PARTIKELGROESSENANALYSE
.......................................................................
53
3.3.2
GASPYKNOMETER
..................................................................................
54
3.3.3
DICHTEMESSUNG
(ARCHIMEDISCHES-PRINZIP)
........................................54
3.3.4
THERMOOPTISCHE
MESSUNGEN
..............................................................
55
3.3.5
LECKRATEN-TEST
...................................................................................
55
3.3.6
KRISTALLOGRAPHISCHE
MESSUNGEN
-
XRD
..............................................
56
3.3.7
MIKROSKOPIE
........................................................................................
57
3.3.7.1
RASTERELEKTRONENMIKROSKOP
.....................................................
57
33.7.2
TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOP
.........................................
59
3.3.8
ELEKTROCHEMIE
.....................................................................................
62
3.3.8.1
ELEKTROCHEMISCHE
IMPEDANZMESSUNGEN
...................................
62
3.3.5.2
EINZELZELLTESTS
............................................................................
66
4
ERGEBNISSE
.................................................................................................
68
4.1
FLUESSIGDOTIERUNG
VON
8YSZ
MIT
FE(N0
3
)
3
.................................................
68
4.1.1
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG
...................................................................
68
4.1.2
DICHTEMESSUNG
...................................................................................
70
4.1.3
THERMOOPTISCHE
MESSUNGEN
..............................................................
71
4.1.4
GASDICHTIGKEIT
DER
8YSZ-ELEKTROLYTVARIATIONEN.................................
72
4.1.5
KRISTALLOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNGEN
DER
8YSZ+FE-PROBEN
.............
73
4.1.6
EISENHALTIGE
AUSSCHEIDUNGEN
NACH
DEM
SINTERN
..............................74
4.1.7
STABILITAET
DER
8YSZ+FE-PROBEN
UNTER
AR/HZ
......................................
76
4.1.8
EINFLUSS
DER
FE-DOTIERUNG
AUF
DIE
ELEKTRISCHEN
UND
IONISCHEN
EIGENSCHAFTEN
VON
8YSZ
.....................................................................................
78
4.1.8.1
VOLUMEN
UND
KORNGRENZLEITFAEHIGKEIT
DER
8YSZ-VARIATIONEN
79
V
4.1.8.2
EINFLUSS
DER
EISEN-AUSSCHEIDUNGEN
AUF
DEN
POLARISATIONSWIDERSTAND
................................................................................
80
4.2
KATHODENWECHSELWIRKUNGEN
.................................................................
81
4.2.1
HOCHTEMPERATURSTABILITAET
DER
KATHODENMATERIALIEN
........................
82
4.2.2
OPTISCHE
BESTIMMUNG
DER
REAKTIVITAET
MIT
FORSTERIT
.........................84
4.2.2.1
OPTISCHE
REAKTIONSTENDENZ
DER
KATHODEN
MIT
FORSTERIT
...........84
4.2.2.2
EDX/WDX-ANALYSE
DER
FREMDPHASEN
.......................................
86
4.2.2.3
TEM-ANALYSE
DER
FREMDPHASEN
................................................
88
4.2.3
KRISTALLOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNG
DER
FREMDPHASEN
......................
90
4.2.4
ABSTRAHIERUNG
DER
WECHSELWIRKUNGSVERSUCHE
.................................
92
4.2.5
ELEKTROCHEMISCHE
MESSUNGEN
............................................................
95
4.2.5.1
SYMMETRISCHE
ZELLEN
..................................................................
95
4.2.5.2
ZELLTESTS
AN
ELEKTROLYTGESTUETZTEN
LSF-VOLLZELLEN
.......................
96
4.2.5.3
OPTISCHE
MIKROSTRUKTURELLE
ANALYSEN
DER
MODELLZELLEN
............99
5
DISKUSSION
...................................................................................................
103
5.1
ELEKTROLYT
...............................................................................................
103
5.1.1
LITERATURDISKUSSION
ZUR
WAHL
DES
DOTIERMITTELS FUER
8YSZ
..............
104
5.1.2
SINTERPROZESSE
UND
DAMIT
EINHERGEHENDE
MATERIALPARAMETER
......106
5.1.3
ELEKTROCHEMISCHE
ERGEBNISSE DES
ELEKTROLYTEN
..............................
111
5.2
KATHODEN
................................................................................................
114
5.2.1
WECHSELWIRKUNGEN
...........................................................................114
5.2.2
ELEKTROCHEMIE
...................................................................................
118
5.2.3
GDC-VERDICHTUNG
..............................................................................
128
6
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
............................................................
129
LITERATURVERZEICHNIS
........................................................................................
138
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.....................................
150
TABELLENVERZEICHNIS
.........................................................................................
154
APPENDIX
................................
156
DANKSAGUNG
.......................................................................................................
167
VI
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
.
10
2
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
.
15
2.1
FUNKTIONSPRINZIP
EINER
BRENNSTOFFZELLE
.15
2.2
DIE
FESTOXIDBRENNSTOFFZELLE
-
GRUNDLAGEN
.
1
7
2.3
VERLUSTMECHANISMEN
.
21
2.3.1
GASUMSETZUNG
.
22
2.3.2
OHMSCHE
VERLUSTE
.
22
2.3.3
POLARISATIONSVERLUSTE
.
22
2.4
ZELLDESIGNS
UND
MATERIALIEN.
23
2.4.1
ZELLKONZEPTE
.
24
2.4.2
MATERIALIEN
.
27
2.4.2.1
ELEKTROLYT
.
27
2.4.2.2
ANODE
.
28
2.4.2.3
KATHODE
.
29
2.4.2.4
BARRIERE-SCHICHT
.
32
2.4.2.5
STROMSAMMLERSCHICHT
.
32
2.5
INERT
GESTUETZTE
ZELLE
DER
FIRMA
BOSCH
.
33
2.5.1
FORSTERIT
.
35
3
EXPERIMENTELLE
METHODEN
.
38
3.1
SYNTHESE
VON
PULVERN
.
38
3.1.1
ELEKTROLYTVARIATION
.
38
3.1.2
KATHODENMATERIALIEN
.
39
3.1.2.1
AUSWAHL
DER
MATERIALIEN
.40
3.1.2.2
VALIDIERUNG
DER
KATHODENSYNTHESE
.
41
3.2
PROBENUEBERSICHT.
42
3.2.1
PULVER-PRESSLINGE
.
43
3.2.1.1
ELEKTROLYT
-
8YSZ
.
43
3.2.1.2
KATHODENMATERIALIEN
.
44
3.2.1.3
SINGULAERE
OXIDE.
44
3.2.2
SIEBDRUCKPASTEN
.
45
3.2.2.1
ELEKTROLYTPASTEN
.
45
5.2.2.2
KATHODENPASTEN
.46
3.2.2.3
LSM-STROMSAMMLERPASTEN-HERSTELLUNG
.
47
3.2.2.4
GDC-BARRIERESCHICHT.
48
3.2.3
GASDICHTIGKEITSPROBEN
.48
3.2.4
EINZELZELLEN
-
ESC
.
50
3.2.5
QUERSCHLIFFE
FUER
DIE
MIKROSKOPIE
.
51
3.2.5.1
KATHODENQUERSCHLIFFE
.
51
3.2.6
MODELLZELLEN
FUER
DIE
IMPEDANZMESSUNG
.
51
3.2.6.1
ELEKTROLYTMATERIALVARIATIONEN
.
51
3.2.6.2
KATHODENMATERIALIEN
.
52
3.3
ANALYSEMETHODEN
.
53
3.3.1
PARTIKELGROESSENANALYSE
.
53
3.3.2
GASPYKNOMETER
.
54
3.3.3
DICHTEMESSUNG
(ARCHIMEDISCHES-PRINZIP)
.54
3.3.4
THERMOOPTISCHE
MESSUNGEN
.
55
3.3.5
LECKRATEN-TEST
.
55
3.3.6
KRISTALLOGRAPHISCHE
MESSUNGEN
-
XRD
.
56
3.3.7
MIKROSKOPIE
.
57
3.3.7.1
RASTERELEKTRONENMIKROSKOP
.
57
33.7.2
TRANSMISSIONSELEKTRONENMIKROSKOP
.
59
3.3.8
ELEKTROCHEMIE
.
62
3.3.8.1
ELEKTROCHEMISCHE
IMPEDANZMESSUNGEN
.
62
3.3.5.2
EINZELZELLTESTS
.
66
4
ERGEBNISSE
.
68
4.1
FLUESSIGDOTIERUNG
VON
8YSZ
MIT
FE(N0
3
)
3
.
68
4.1.1
PARTIKELGROESSENVERTEILUNG
.
68
4.1.2
DICHTEMESSUNG
.
70
4.1.3
THERMOOPTISCHE
MESSUNGEN
.
71
4.1.4
GASDICHTIGKEIT
DER
8YSZ-ELEKTROLYTVARIATIONEN.
72
4.1.5
KRISTALLOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNGEN
DER
8YSZ+FE-PROBEN
.
73
4.1.6
EISENHALTIGE
AUSSCHEIDUNGEN
NACH
DEM
SINTERN
.74
4.1.7
STABILITAET
DER
8YSZ+FE-PROBEN
UNTER
AR/HZ
.
76
4.1.8
EINFLUSS
DER
FE-DOTIERUNG
AUF
DIE
ELEKTRISCHEN
UND
IONISCHEN
EIGENSCHAFTEN
VON
8YSZ
.
78
4.1.8.1
VOLUMEN
UND
KORNGRENZLEITFAEHIGKEIT
DER
8YSZ-VARIATIONEN
79
V
4.1.8.2
EINFLUSS
DER
EISEN-AUSSCHEIDUNGEN
AUF
DEN
POLARISATIONSWIDERSTAND
.
80
4.2
KATHODENWECHSELWIRKUNGEN
.
81
4.2.1
HOCHTEMPERATURSTABILITAET
DER
KATHODENMATERIALIEN
.
82
4.2.2
OPTISCHE
BESTIMMUNG
DER
REAKTIVITAET
MIT
FORSTERIT
.84
4.2.2.1
OPTISCHE
REAKTIONSTENDENZ
DER
KATHODEN
MIT
FORSTERIT
.84
4.2.2.2
EDX/WDX-ANALYSE
DER
FREMDPHASEN
.
86
4.2.2.3
TEM-ANALYSE
DER
FREMDPHASEN
.
88
4.2.3
KRISTALLOGRAPHISCHE
UNTERSUCHUNG
DER
FREMDPHASEN
.
90
4.2.4
ABSTRAHIERUNG
DER
WECHSELWIRKUNGSVERSUCHE
.
92
4.2.5
ELEKTROCHEMISCHE
MESSUNGEN
.
95
4.2.5.1
SYMMETRISCHE
ZELLEN
.
95
4.2.5.2
ZELLTESTS
AN
ELEKTROLYTGESTUETZTEN
LSF-VOLLZELLEN
.
96
4.2.5.3
OPTISCHE
MIKROSTRUKTURELLE
ANALYSEN
DER
MODELLZELLEN
.99
5
DISKUSSION
.
103
5.1
ELEKTROLYT
.
103
5.1.1
LITERATURDISKUSSION
ZUR
WAHL
DES
DOTIERMITTELS FUER
8YSZ
.
104
5.1.2
SINTERPROZESSE
UND
DAMIT
EINHERGEHENDE
MATERIALPARAMETER
.106
5.1.3
ELEKTROCHEMISCHE
ERGEBNISSE DES
ELEKTROLYTEN
.
111
5.2
KATHODEN
.
114
5.2.1
WECHSELWIRKUNGEN
.114
5.2.2
ELEKTROCHEMIE
.
118
5.2.3
GDC-VERDICHTUNG
.
128
6
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
129
LITERATURVERZEICHNIS
.
138
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.
150
TABELLENVERZEICHNIS
.
154
APPENDIX
.
156
DANKSAGUNG
.
167
VI |
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