Korrelation zwischen Mikrostruktur und elektrochemischen Eigenschaften von Dünnschicht-Metallelektroden auf YSZ
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Durch die Untersuchung einfach aufgebauter Modellelektrodensysteme, insbesondere Pt(111)/YSZ(111), ließen sich neue Einblicke in die Wechselwirkung von Sauerstoff mit Platin und den Sauerstoffaustausch an der Dreiphasengrenze gewinnen. Für das Oxidationsverhalten von Pt an der Grenzfläche Pt/YSZ wurde eine große Übereinstimmung zu verwandten Modellsystemen (Pt(111)/wässriger Elektrolyt; Pt(111)/Gasphase) gefunden. Basierend auf diesem Ergebnis konnten Degradationseffekte an Platinelektroden bezüglich des Sauerstoffaustausches auf die Bildung und Zersetzung des blockierenden Oxids zugeordnet werden. Für ein detaillierteres Bild des Sauerstoffaustausches sind zukünftige Charakterisierungen des Pt auf atomarer Ebene nötig, da Abschätzungen aus Literaturdaten sowie eigene Untersuchungen nahe legen, dass Veränderungen der Elektrode auf dieser Ebene den Austausch erheblich beeinflussen. Daneben wurde das Potential von in situ-SEM Experimenten für die Festkörperelektrochemie gezeigt, mit denen morphologische Veränderungen an Pt-Elektroden in situ auf der nm-Skala verfolgt werden konnten. Als vielversprechender Ansatz wurden Komposit-Elektroden identifiziert, die nach Möglichkeit die Stärken verschiedener Materialien miteinander kombinieren können. In diesem Zusammenhang wurden an sich morphologisch instabile Silberfilmelektroden durch ein Platinnetzwerk stabilisiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Microstructure of platinum films on YSZ prepared by pulsed laser deposition, J. Cryst. Growth, 322 (2011) 95-102
G. Beck, H. Pöpke, B. Luerßen, J. Janek
- The potential of in situ-scanning electron microscopy — Morphology changes of electrically polarized thin film Pt(O2)/YSZ model electrodes, Solid State Ionics, 189 (2011) 56-62
H. Pöpke, E. Mutoro, B. Luerßen, J. Janek
- The role of platinum oxide in the electrode system Pt(O2)/yttria-stabilized zirconia, Electrochim. Acta, 56 (2011) 10668-10675
H. Pöpke, E. Mutoro, C. Raiß, B. Luerßen, M. Amati, M.K. Abyaneh, L. Gregoratti, J. Janek
