Ionledende keramiske materialer indgår som vitale dele i
brændselsceller, vandelektrolysatorer, sensorer og
gasseparationsmembraner. Kurset giver 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
Forklare plateauer i oxygenindhold ved forskellige ilttryk
Redegøre for eksperimentelle metoder til bestemmelse af ilt
støkiometri
Forklare aliovalent dopning
Skitsere Brouwer diagrammer
Udregne ligevægtskonstanter for defektreaktioner
Redegøre for elektroneutralitetsprincippet
Analysere betydningen af ikke-støkiometri i batteri- og
brændselscellematerialer
Opstille og analysere simple ækvivalenskredsløb for fysiske
processer
Beskrive AC-, DC-metoder til bestemmelse af ledningsevne
Redegøre for og vurdere metoder til bestemmelse af kat- og
an-ion diffusionskoefficienter
Beskrive “CALPHAD” metoden og dens relevans for
faststofkemi
Kursusindhold:
Defektkemi beskriver faste stoffers (keramers) elektriske og
kemiske egenskaber som funktion af dopningsgrad og art, indhold af
urenheder og som funktion af termiske og kemiske påvirkninger.
Defektmodeller løses ved hjælp af analytiske, approksimative eller
numeriske metoder.
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 analyseres.
Bestemmelse af diffusionskoefficienter ved isotop-, relaksations-
og interdiffusionsmetoder. Betydningen af ionmobilitet og
defektkemi for højtemperaturkorrosion beskrives, og endelig
introduceres CALPHAD metoden og dens relevans for
faststofkemi.
Litteraturhenvisninger:
P. Kofstad and T. Norby compendium on: Defects and Transport in
Crystalline Solids
(gratis kopi som pdf-dokument) og “handouts”.
Bemærkninger:
Der arrangeres transport mellem DTU Lyngby Campus og DTU Risø
Campus
