Cation diffusion and chemical activities in SOFC materials

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Ziel des Forschungsvorhabens ist ein besseres Verständnis des Kationentransportes in SOFC-Materialien, um so fundierte Voraussagen zum Langzeitverhalten von SOFC machen zu können. Wichtige Prozesse, die in der SOFC durch den Kationentransport auftreten können, sind: diffusive Dotierung des Elektrolyten, chemische Reaktion zwischen Elektrolyt und Elektrodenmaterial sowie kinetische Entmischung des Elektrolyten und der Elektrodenmaterialien im Sauerstoff- und elektrischen Potentialgradienten. Als typische Materialien der SOFC sollen Perowskite auf der Basis von LaGaO3 und Y2O3-stabilisiertes ZrO2 (YSZ) untersucht werden. Zur quantitativen Beschreibung des Kationentransportes müssen die Komponentendiffusionskoeffizienten der Kationen und die chemischen Aktivitäten der oxidischen Komponenten bestimmt werden, aus deren Produkt sich die verallgemeinerten chemischen Diffusionskoeffizienten der Kationen berechnen lassen. Die Komponentendifussionskoeffizienten der Kationen sollen mit Radiotracermethoden und SIMS gemessen werden, während die chemischen Aktivitäten mit der Knudsen-Effusionsmassenspektroskopie bestimmt werden sollen.