Holdings: Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während des Kosinterns einer neuartigen, inert gestützten Festoxidbrennstoffzelle

Charakterisierung des Werkstoffverhaltens während des Kosinterns einer neuartigen, inert gestützten Festoxidbrennstoffzelle:

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Bibliographic Details
Main Author:	Grimm, Fabian (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Jülich Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag [2020]
Series:	Schriften des Forschungszentrums Jülich. Reihe Energie & Umwelt = Energy & environment Band 498
Subjects:	Magnesiumsilicate Festoxidbrennstoffzelle Kathode Trägersubstanz Sintern Mehrschichtsystem Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	168 Seiten Illustrationen 24 cm
ISBN:	9783958064829

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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
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