Oxidische Protonenleiter in Hochtemperaturbrennstoffzellen: elektrische und thermodynamische Eigenschaften

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Einige aliovalent dotierte bzw. nichstöchiometrisch gemischte Perovskite lösen Wasser aus der Gasphase und zeigen dann bei erhöhter Temperatur gute Protonenleitung, die in einer Vielzahl von elektrochemischen Bauelementen und v.a. in HochtemperaturBrennstoffzellen genutzt werden kann. Wir messen die Gesamtleitfähigkeit mittels Impedanz-Spektroskopie und die Protonenüberführungszahl in einer Brennstoffzelle, betrieben als Konzentrationskette. Aus Wasserdampfpartialdruck/Wasserstoffkonzentrations-Isothermen berechnen wir nach einem von uns entwickelten Fermi-Dirac-Formalismus thermodynamische Größen, u.a. die Konzentration und die Bindungsenergie von Haftstellen. Wir untersuchen den Protonendiffusionsmechanismus auf atomaren Skalen von Raum und Zeit mittels quasielastischer Neutronenstreuung und mittels Myonen-Spin-Relaxation. Unsere makroskopischen und mikroskopischen Meßergebnisse zusammengenommen ergeben ein kongruentes Bild der Protonendiffusion bzw. -leitfähigkeit, das weiter vertieft werden soll und das hoffentlich für eine gezielte nichtemprirische Materialentwicklung genutzt werden kann.