Stabilität von Sr(Ti0.65,Fe0.35)O3-δ - am IWE

2.3 Modellansätze 5
turbereich von 0 °C bis 1000 °C („Überlebensbereich“) erfährt der Sensor während des
Betriebs plötzliche Temperaturschwankungen wie sie z.B. durch Spritz- und Schwallwasser
oder das Aufheizen des Sensors mit 500 K pro Sekunde nach einem Kaltstart
entstehen. Diese Belastungen dürfen den Sensor nicht zerstören.
Im Magerbetrieb kommen Sauerstoffpartialdrücke von pO 2 = 10 -5 bar bis 0,21 bar vor.
In diesem Bereich wird der λ-Wert durch Messung des Sensorwiderstandes ermittelt. Im
Fetten hingegen wird der Sensor einem λ von bis zu 0,7 ausgesetzt, was bei 750 °C einem
Sauerstoffpartialdruck von pO 2 = 10 -20 bar entspricht [8], [23]. Bei 1000 °C erhält
man für λ = 0,7 einen Sauerstoffpartialdruck von pO 2 = 10 -15 bar. Für diesen Betriebspunkt
ist in Bild 2-2 der Messbereich (flächig) und der Überlebensbereich (gestreift) des
Sensors über dem Sauerstoffpartialdruck aufgetragen.
1
Sr(Ti 0,65
Fe 0,35
)O 3
σ / (Ω cm) -1
0,1
950°C
900°C
850°C
800°C
750°C
-20 -15 -10 -5 0
log (pO 2
/ bar)
Bild 2-2 Sensorkennlinie; Messbereich (flächig) und Überlebensbereich (gestreift)
über dem Sauerstoffpartialdruck [9]
2.3 Modellansätze
Um Aussagen über die chemische Instabilität von STF zu erhalten, wird in Kapitel 2.3.1
die Idee des Mischkristallsystems verfolgt. STF wird als „solid solution“ von 65vol%
SrTiO 3 (STO) und 35vol% SrFeO 3 (SFO) angesehen. Aus der Literatur werden die Ergebnisse
von Stabilitätsuntersuchungen zu STO und SFO zusammengestellt, die Aufschlüsse
über die Stabilität von STF geben sollen. Diese Erkenntnisse werden mit
MALT 2 -Berechnungen verglichen [11].
Kapitel 2.3.2 beschäftigt sich mit zwei Defektmodellen von STF, die von Rothschild
[26] und Schreiner [3] entwickelt wurden. Die Beschreibung der Sensorkennlinie im
2 MALT: MAterials-oriented Little Thermodynamic Database, http://www.kagaku.com/malt/product.html