C2 - Verunreinigungs- und Alterungseffekte in YSZ
- Event
- 11. Dresdner Sensor-Symposium 2013
2013-12-09 - 2013-12-11
Dreikönigskirche - Haus der Kirche Dresden - Chapter
- 3. Hochtemperatursensoren
- Author(s)
- C. Vonau, R. Ginzel, L. Diehl, C. Ohly, S. Meyer - Robert Bosch GmbH, Stuttgart/D, U. Guth - TU Dresden/D
- Pages
- 449 - 253
- DOI
- 10.5162/11dss2013/C2
- ISBN
- 978-3-9813484-5-3
- Price
- free
Abstract
Ein Ziel bei der Entwicklung von sauerstoffsensitiven Hochtemperatursensoren sind schnellere Ansprechzeiten bei niedrigeren Arbeitstemperaturen. Um vergleichbare Kenndaten bei tieferen Temperaturen zu erreichen, sind eine hohe Ionenleitfähigkeit des Festelektrolyten und geringe elektrochemische Durchtrittswiderstände notwendig. Der mit der Alterung zunehmende Widerstand des Festelektrolyten wird durch Verunreinigungen beeinflusst [1]. Bekannt ist, dass Siliziumdioxid SiO2 die Dynamik von Platinelektroden/Festelektrolytelektroden (Pt/YSZ, Yttriumdioxid stabilisierten Zirkondioxid), die Anwendung in SOFCs (engl. solid oxide fuel cell, Festoxidbrennstoffzellen) oder Lambdasonden finden, verschlechtert [1–4]. Der Einwirkung von SiO2 steht in Diskussion, die Leistungsfähigkeit, die mechanische Festigkeit und die Alterungsstabilität solcher Elektrodensysteme zu vermindern [5].
Um den Einfluss solcher Verunreinigungen auf YSZ-Substrate zu untersuchen, wurde SiO2 als Verunreinigung in Mengen von 50 ppm bis 10600 ppm zum Substrat gegeben und dieses vor und nach Alterung charakterisiert. Die Ergebnisse elektrochemischer Charakterisierung, rasterelektronenmikroskopischer (engl. scanning electron microscope, SEM) und rastertransmissionselektronenmikroskopischer (engl. scanning transmission electron microscope, STEM) Aufnahmen, sowie Kathodolumineszenzuntersuchungen (engl. cathodic luminescence, CL) liefern eine mögliche Erklärung für Schädigungen, die durch verstärkte Bildung von monoklinem ZrO2 und sich an den Korngrenzen bildende Glasphasen hervorgerufen werden. Verschiedene Schädigungsmechanismen können daraufhin diskutiert werden.