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Diffusionseigenschaften von Nickel in einer Festoxid-Brennstoffzelle

Haremski, Patricia

Abstract:
Die Nickel-Kornvergröberung ist einer der dominantesten Degradationsmechanismen in der Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC). Um diesen Mechanismus quantitativ korrekt in Simulationen zu modellieren und Langzeitvorhersagen zur Degradation geben zu können, sind zuverlässige Materialparameter unter Betriebsbedingungen erforderlich. Dabei sind die relativen Korngrenzenergien und die Diffusionskoeffizienten von Nickel von besonderem Interesse.
In der vorliegenden Arbeit wurden Thermal Grooving Experimente an Anodenmikrostrukturen, Ni-Polykristallen sowie Ni-Bikristallen durchgeführt und die resultierenden Korngrenzfurchen mittels eines Rasterkraftmikroskops (AFM) vermessen. Da die geometrische Form der Furchen entscheidend für die weitere Auswertung und somit für die Bestimmung der Materialparameter war, wurde in dieser Arbeit die Messmethodik des AFM optimiert. Desweiteren wurden in Vorversuchen verschiedene Ansätze zur materialographischen Präparation der Bikristalle getestet, damit eine optimal präparierte Oberfläche als Ausgangslage für die Mullins Theorie des Thermal Grooving genutzt werden konnte. Die Ionenstrahl-Querschnittspolitur erfüllte als einzige Methode alle Kriterien an die präparierte Oberfläche.
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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000127826
Veröffentlicht am 07.01.2021
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien - Keramische Werkstoffe und Technologien (IAM-KWT)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsdatum 07.01.2021
Sprache Deutsch
Identifikator KITopen-ID: 1000127826
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang VII, 143 S.
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Maschinenbau (MACH)
Institut Institut für Angewandte Materialien - Keramische Werkstoffe und Technologien (IAM-KWT)
Prüfungsdatum 27.11.2020
Referent/Betreuer Prof. M. J. Hoffmann
Projektinformation KerSOLife100 (BMWi, 03ET6101B)
Schlagwörter Nickel, Diffusion, Festoxid-Brennstoffzelle, SOFC, solid oxide fuel cell, Korngrenzenergie, Oberflächendiffusion, Thermal Grooving, AFM
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