Herstellung ultradünner Zirkonoxid-Elektrolytschichten durch Gasphasenprozesse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst Hahn
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5115556

Zirkonoxid-Schichten mit Dicken von 1 µm und darunter sollen mit hohen Auftragsraten durch Abscheidung nanophasiger Partikel aus der Gasphase auf vorgesinterte NiO/ZrO2-Anodensubstrate realisiert werden. Diese Schichtdicken lassen sich mit ausreichender Homogenität und guten mechanischen Kennwerten nur herstellen, wenn die Korngröße ca. eine Größenordnung kleiner als die Schichtdicke ist, d.h. bei Verwendung nanophasiger Pulver zur Beschichtung. Abgesenkte Sintertemperaturen mit positivem Einfluß auf die elektrochemische Aktivität der Anodenfunktionsschicht und die Ebenheit der Anoden-Elektrolyt-Einheiten werden erwartet. Die Schichtherstellung soll zum einen über die Niederdruck-Flammensynthese und die chemische Gasphasenkondensation erfolgen. Durch gezielte Einstellung der Prozeßparameter sind Abscheidebedingungen möglich, die sowohl eine Partikelanlagerung als auch eine atomare Abscheidung (CVD) auf dem Substrat ermöglichen und eine in situ `Versinterung' der Partikel auf dem Substrat herbeiführen. Im Anschluß an die Herstellung der nanokristallinen Elektrolytschichten werden diese umfassend charakterisiert, wobei die mikrostrukturellen Parameter Korngröße, Dichte, Stöchiometrie und die für die Anwendung als Feststoff-Elektrolyt wichtigen Eigenschaften, wie Gasdichtigkeit, Ionenleitfähigkeit und Temperaturstabilität als Funktion der Korngröße untersucht werden, um die optimale Korngröße zu bestimmen. Als Material wird Y-stabilisiertes ZrO2 mit verschiedenen Y-Gehalten und Zugaben von Al2O3 als Korngrößenstabilisator verwendet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1060: Neuartige Schichtstrukturen für Brennstoffzellen