Keramiske materialer indgår som vitale dele i brændselsceller, vandelektrolysatorer, sensorer og gasseparationsmembraner. Kurset tilvejebringer en fundamental forståelse af disse funktionelle materialers defektkemi og de resulterende transportegenskaber.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive defekter med Kröger-Vink notation
Udregne aktiveringsenergier for ladningstransport
Forklare plateauer i oxygenindholdskurver
Forstå mindst fire måder, hvorpå iontransport kan promoveres
Formulere samtlige ligninger for en given defekt-kemi-model og identificere pO2-regioner, hvor Brouwer approksimationer er brugbare
Forstå begrænsninger for diffusion gennem en membran
Forudsige om materiale er n- eller p-type
Forklare, hvordan man separat måler ioniske og elektroniske bidrag til ledningsevnen
Kursusindhold:
Defektkemi beskriver faste stoffers (keramers) elektriske og kemiske egenskaber som funktion af dopningsgrad/-art, indhold af urenheder og som funktion af termiske og kemiske påvirkninger. Defektmodeller løses ved hjælp af analytiske, approksimative eller numeriske metoder. Eksperimentelle teknikker til bestemmelse af defekttype og koncentrationer gennemanalyseres.
Kurset koncentrerer sig om: Transport af oxygen-ioner, protoner og elektroner i keramer; oxiders opførsel i elektriske, termiske og kemiske gradienter; måleteknikker omfattende AC, DC og transiente metoder.
Diffusionskoefficienter bestemmes ved isotopmetoder, relaksations- og interdiffusionsmetoder.
Litteratur:
P. Kofstad and T. Norby: Defects and Transport in Crystalline Solids + udvalgte artikler (gratis kopi som pdf-dokument)
Bemærkninger:
De studerende skal selv sørge for transport til og fra Risø DTU.
