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Reus, Melanie:
Elektrochemische Charakterisierung des Systems Pt/YSZ.
Bayreuth
,
2012
(Diplomarbeit,
2012
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)
Abstract
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.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Master-, Magister-, Diplom- oder Zulassungsarbeit (Diplomarbeit) |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT Profilfelder Profilfelder > Advanced Fields Forschungseinrichtungen Forschungseinrichtungen > Forschungszentren |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 23 Feb 2015 07:52 |
| Letzte Änderung: | 11 Aug 2016 07:25 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/7305 |