Header Bild

Lehrstuhl für Physikalische Chemie

Weitere Themen

Modellierung von Sauerstoffdiffusion in Elektrokeramik

Wissenschaftliche Betreuung: Wolfgang Preis

Allgemeines

Diffusionsprozesse spielen bei der Herstellung und Funktion von Elektrokeramik eine wesentliche Rolle. In den meisten Fällen sind die Diffusionsvorgänge in keramischen Materialien stark von den Korngrenzen beeinflusst. Korngrenzen können abhängig von Struktur und Zusammensetzung sowohl die Diffusion von Sauerstoff blockieren als auch rasche Diffusionspfade ermöglichen. Sauerstoffionenleiter, wie z.B. dotiertes ZrOund CeO, zeigen üblicherweise für den Sauerstofftransport blockierende Korngrenzen. Elektrokeramische Materialien für Varistoren und PTC (positive temperature coefficient) – Thermistoren zeichnen sich durch sehr rasche Korngrenzendiffusion aus. Am Lehrstuhl für Physikalische Chemie wird rasche Korngrenzdiffusion in Elektrokeramik unter Berücksichtigung der Sauerstoffaustauschreaktion an der Oberfläche zwischen Gasphase und Festkörper modelliert. Darüber hinaus stellt die Simulation von Diffusion und Oberflächenaustauschreaktion in keramischen Kompositmaterialien einen weiteren Schwerpunkt dar.

Prinzip

Zur Simulation der Diffusionsprozesse werden entsprechende analytische Lösungen der Diffusionsgleichungen entwickelt bzw. numerische Berechnungsmethoden, wie z.B. finite Elemente oder finite Differenzen, verwendet. Zur Beschreibung der Struktur der polykristallinen Festkörper bzw. Filme stehen verschiede Modelle zur Verfügung. Ziel dieser Aktivitäten ist die quantitative Beschreibung und Vorhersage von Sauerstofftransport in PTC-Keramik, Kathodenmaterialien für Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs), etc.


Thermodynamic Modeling of Metal-Sulfur Systems

Wissenschaftliche Betreuung: Peter Waldner

Metal-Sulfur systems play an essential scientific and industrial role in the fields of materials science, metallurgy and geology. Thermodynamic databases of multi-component/phase metal sulfur systems support improvement and developmental work in these fields by descriptive and predictive calculations of:

  • heat of formation, reaction, transformation and mixing
  • metal and sulfur activities and partial pressures
  • chemical equilibria
  • phase equilibria: thermodynamic stabilities, solubilities, phase diagrams

Such databases are provided by modeling the Gibbs-energies of relevant system phases based on the Extended Modified Quasichemical Model for the liquid phase and on sublattice models within the Compound Energy Formalism for solid alloy and sulfide phases. All calculations are performed with the FactSage thermodynamic software package.