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Elektrochemische Charakterisierung des Systems Pt/YSZ

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Reus, Melanie:
Elektrochemische Charakterisierung des Systems Pt/YSZ.
Bayreuth , 2012
(Diploma, 2012 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

Abstract in another language

Ziel dieser Arbeit wares, anhand der beiden klassischen Messverfahren Impedanzspektroskopie und Cyclovoltammetrie sowie unter Anwendung eines neuartigen Messprinzips, der Spannungs-Puls-Methode, eine elektrochemische Charakterisierung des Systems Pt|YSZ durchzuführen. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Analyse der Effekte unterschiedlicher Sensorgeometrien auf die elektrochemischen Reaktionsprozesse. Neben dem Temperatur-, Wasser-und NOx-Einfluss wurde außerdem genauer auf die Sauerstoffabhängigkeit sowie einer Eignung der Spannungs-Puls-Methode in Kombination mit einem einfachen planaren Sensor zur NOx-Detektion eingegangen.

Die Sensoren wurden mit einem Substrat aus einer YSZ-Al2O3-Mischung und zwei Elektroden (doppelseitig) aus einer frittenfreien Platinpaste hergestellt. Diese unterschieden sich durch zwei Anschlussvarianten pro Sensor und hinsichtlich ihres Elektrodenabstandes: Nebeneinanderliegende Elektroden, gegenüber liegende Elektroden sowie überkreuzliegende Elektroden. Es zeigten sich sehr gute Übereinstimmungen der Anschlussvariationen eines Sensors sowie generell zwischen dem Nebeneinander- und Überkreuz-Anschluss, so dass der Vergleich auf dem Nebeneinander- und Gegenüber- Anschluss beschränkt wurde.

Während der Einfluss von Wasser nur beim Nebeneinander-Anschluss bei der Spannungs-Puls-Methode nachgewiesen werden konnte, wird eine Zunahme der Leitfähigkeit durch eine Temperaturerhöhung bei allen Verfahren und Anschlussvarianten festgestellt. Eine Sauer-stoffabhängigkeit fand sich nur bei der Cyclovoltammetrie sowie bei der Spannungs-Puls-Methode mit dem Gegenüber-Anschluss.

Mit Hilfe der Impedanzspektroskopie zeigte sich für den Gegenüber-Anschluss der geringste YSZ-Al2O3-Widerstand und dieser stimmtemit den hohen Strömen bei den Cyclovoltammetrie-Messungen überein. Während sich bei dem Nebeneinander-Anschluss nur ein Peak ausbildet, verfügt der Gegenüber-Anschluss über drei Peaks mit unterschiedlichen Strommaxima. Sowohl die Peakfläche als auch die Ladungsmenge des Gegenüber-Anschlusses erreichen grundsätzlich höhere Werte, wahrscheinlich aufgrund einer Platinoxidbildung. Die Scanratenvariation bestätigte das Vorliegen zweier verschiedener Reaktionsmodelle, denn eine Reversibilität kann nur für den Gegenüber-Anschluss festgestellt werden. Eine Polarisierung, ähnlich der Spannungs-Puls-Methode wird bei der Cyclovoltammetrie durch den Einsatz von Haltepotentialen und bei der Impedanzspektroskopie durch Bias-Spannungen erreicht.

Der NOx-Einfluss konnte beim Nebeneinander-Anschluss mit der Spannungs-Puls-Methode nachgewiesen werden, so dass sich eine Eignung zur NOx-Detektion mit einem einfachen planaren Sensor bestätigte.Die Ergebnisse der verschiedenen Messverfahren stimmten gut überein, besonders die Impedanzspektroskopie mit der Spannungs-Puls-Methode.

Further data

Item Type: Master's, Magister, Diploma, or Admission thesis (Diploma)
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Profile Fields
Profile Fields > Advanced Fields
Research Institutions
Research Institutions > Research Centres
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 23 Feb 2015 07:52
Last Modified: 11 Aug 2016 07:25
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/7305