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Projekt
Kinetische Entmischung und kinetische Zersetzung von Oxiden in externen elektrischen Feldern
Antragsteller
Professor Dr. Manfred Martin
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319377662
Ternäre Oxide AmBnOx werden in zahlreichen Bauelementen verwendet, die unterschiedlichen thermodynamischen Kräften ausgesetzt sind, wie Sauerstoffpotentialgradient (Hochtemperaturbrennstoffzelle, SOFC), elektrischer Potentialgradient (elektrisches Feld) (Elektrolysatoren, keramische Multischichtkondensatoren) etc. Die Materialien reichen von Ionenleitern (z.B. Elektrolyte für SOFCs, Elektrolysatoren oder Li-Ionen Batterien) bis zu Mischleitern (z.B. Kontaktierung und Elektroden in SOFCs). Wird ein ternäres Oxid einer externen Triebkraft ausgesetzt, so migrieren die Kationen, im Allgemeinen mit unterschiedlichen Beweglichkeiten, so dass Konzentrationsgradienten entstehen, wobei sich das schnellere Kation in Transportrichtung anreichert. Dieses Phänomen wird als kinetische Entmischung bezeichnet. Oberhalb eines kritischen Entmischungsgrades wird kinetische Zersetzung des Oxides auftreten, d.h. neue Phasen werden gebildet. Zusätzlich können morphologische Veränderungen auftreten. Wie in der ersten Periode des SPP 1959 ist es das primäre Ziel des Antrages für die zweite Periode, systematisch die kinetische Entmischung und Zersetzung von ternären oder höheren Oxiden in einem elektrischen Feld zu untersuchen. Das grundsätzliche theoretische Problem der formalen Herleitung der kinetischen Zersetzungsspannung eines ternären Oxides mittels reversibler Elektroden wurde erfolgreich in der ersten Periode gelöst. In der zweiten Periode werden wir die Analyse verallgemeinern und die zugehörigen Experimente durchführen. Zusätzlich werden wir die Zersetzung unter Verwendung Ionen-blockierender Elektroden mittels der sogenannten Hebb-Wagner Polarisationstechnik untersuchen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass in einem ternären oder höheren Oxid, welches einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, eine Vielzahl von unterschiedlichen Entmischungs- und Zersetzungsphänomenen auftreten können, abhängig von der Natur der verwendeten Elektroden (beide reversibel; reversibel und Ionen-blockierend). Diese Phänomene erfordern weitere, detaillierte Untersuchungen, sowohl auf theoretischer als auch auf experimenteller Ebene.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
