Prof. Dr. H.-D. Wiemhöfer
Synthese und Elektrochemie sauerstoffionenleitender Funktionsmaterialien
Sauerstoffionenleitende Festelektrolyte sind eine wichtige Grundkomponente in heutigen Sauerstoff- und Abgassensoren, in Hochtemperatur-Brennstoffzellen und in
heterogenen Katalysatoren. Unser primäres Interesse lag in der Synthese und elektrochemischen Charakterisierung von dotierten Lanthangallaten, -wolframaten,
-molybdaten sowie dotierten Cerdioxiden und ihren Einsatzmöglichkeiten in modernen Gassensoren.
An den Festelektrolyten wurden vor allem Polarisationseigenschaften sowie Konzentration und Beweglichkeit der Elektronen und Löcher untersucht. Die
Ergebnisse wurden zusammen mit Projektpartnern als Funktion verschiedener Dotierungen an polykristallinen und einkristallinen Materialien analysiert. Zusammen mit
quantentheoretischen Rechnungen wurden Aussagen zur elektronischen Struktur und lokalen elektronischen Defektzuständen abgeleitet.
Oxide mit hoher Elektronenleitfähigkeit und zusätzlicher Sauerstoffionenbeweglichkeit eignen sich als Elektrodenmaterialien für die Umsetzung
von Sauerstoff und anderen Gasen in chemischen Sensoren und Brennstoffzellen. Eine Reihe von Oxiden mit Perowskitstruktur, darunter dotierte Gadoliniumcobaltate und
-chromite, wurden elektrochemisch auf ihre Anwendbarkeit in Abgassensoren untersucht. Es zeigte sich, dass vor allem die Chromite eine ausgesprochen hohe
elektrokatalytische Aktivität als Gaselektroden aufweisen.
Insbesondere elektrochemische Polarisationsmethoden
mit Mikroelektroden zur Untersuchung von Stabilität, Elektronen- und Ionenleitfähigkeiten der genannten Festelektrolyte und Elektrodenmaterialien wurden
im Berichtszeitraum weiter entwickelt und auf verschiedene oxidische Systeme angewandt.
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