Chemische und mechanische Stabilität von Perowskiten für Hochtemperaturbrennstoffzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Hubertus Nickel (†)
• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 1995 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5233648

Der Einsatz von keramischen Multifunktionswerkstoffen erfolgt oft in Form von Kompositen und Schichtstrukturen. Diese trifft auch für Hochtemperaturbrennstoffzellen mit Festelektrolyt zu. Als wichtige Werkstoffgruppe sollen im Rahmen dieses Antrages Perowskite auf der Basis von LaCrO3 betrachtet werden, die für den Interkonnektor von Bedeutung sind. Als elektrisch leitende Keramik mit der besten Hochtemperaturstabilität können die genannten Perowskite außer für die Brennstoffzelle auch für andere Anwendungen, wie z.B. Elektroden und Heizleiter, eingesetzt werden. Chemische Reaktionen an den Grenzflächen fest/fest sowie gasförmig/fest der Komposite und Schichtstrukturen können zu mechanischer Schwächung und elektrischen Verlusten des Werstoffverbundes führen. Auch Sauerstofffehlstellen, wie sie in Abhängigkeit von Temperatur und O2-Partialdruck in den betrachteten Werkstoffen vorliegen beeinflussen die mechanischen Eigenschaften. Im Rahmen dieses Fortsetzungsantrages sollen die im Vorjahr begonnenen Untersuchungen zur Ermittlung der thermodynamischen Eigenschaften, der Fehlstellenbidlung und ihre Korrelation mit dem Schwellverhalten der Perowskite fortgesetzt werden. Die Schwellung durch die Fehlstellen verursacht mechanische Spannungen im Interkonnektor. Die bisherigen ersten Messungen sollen durch systematische Messungen an weiteren Perowskiten ergänzt werden, bei denen die Substituenten gezielt verändert werden. Ziel ist ein Verständnis des Einflusses der Substituenten auf die Fehlstellebiuldung und die Schwellung.Wichtige Ergebnisse der Voranträge waren z.B. die Ermittlung der Konstitution des Systems CaO-Cr2O3-La2O3, von chemischen Aktivitäten und von Bedingungen zur CaCO3-Bildung an der Anodenseite der Brennstoffzelle. Weiter konnten erste Ergebnisse zur Bildung von Sauerstoffehlstellen und ihr Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften ermittelt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 734: Multifunktionswerkstoffe
• Beteiligte Person: Professor Dr. Klaus Hilpert