Phasengleichgewichte im System La2O3-SrO-MgO-Ga2O3

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Phasendiagramme als Ausdruck der heterogenen Gleichgewichte eines Mehrstoffsystems sind für die Herstellung einphasiger oder gezielt mehrphasiger Keramiken von besonderer Bedeutung. Die Verbindung LaGaO3 (LG) mit Substitution von La durch Sr und Ga durch Mg ist aufgrund ihrer außergewöhnlich guten Sauerstoffleitfähigkeit als Alternative zu ZrO2 für die Anwendung als Festelektrolyt in Brennstoffzellen von großer technischer Bedeutung. Für diese Anwendung muß das Material jedoch folgende Voraussetzungen erfüllen:1. Die Löslichkeitsgrenzen Sr und Mg dürfen nicht stark tempe- raturabhängig sein, um Ausscheidungen von Sr- und Mg-reichen Phasen in LG und somit eine partielle Zersetzung des Festelektrolyts bei der Betriebstemperatur zu vermeiden.2. Es dürfen keine Phasenumwandlungen in LG zwischen Sintertemperatur und Betriebstemperatur auftreten, die sich durch deutliche Volumenänderung der Einheitszelle auszeichnen, was zu Rissen im keramischen Elektrolyt führen kann.3. Gasdichte und einphasige Keramiken müssen aus (La, Sr) (Ga, Mg)O3 (LG) hergestellt werden können.Das geplante Projekt hat daher primär zum Ziel:1. die Löslichkeitsgrenzen von Sr und Mg in LG in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermitteln, 2. die Kristallstruktur von LG als Funktion der Temperatur zu bestimmen und 3. die Phasenbeziehungen von LG im System La2O3-SrO-MgO-Ga2O3 aufzuklären.Zudem soll der Frage nachgegangen werden, ob Reaktionen zwischen LG und dem von Seiten der ZrO2-Festoxid-Brennstoffzelle her bekannten Elektrodenmaterial (La,Sr) MnO3 auftreten. Die Antragsteller erwarten von diesen grundlegenden materialwissenschaftlichen Untersuchungen einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von LG-Keramiken für eine mögliche Anwendung als Festelektrolyt in Brennstoffzellen.