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

2.3 Modellansätze 11
In Bild 2-9 wird von einem Mol Gesamtstoffmenge ausgegangen. Sr 1 (Ti 0.65 ,Fe 0.35 ) 1 O 3
(„113“) setzt sich also aus 0,65 Mol Sr 1 Ti 1 O 3 und 0,35 Mol Sr 1 Fe 1 O 3 zusammen. Laut
MALT ist STF bei T = 900 °C bis zu einem Sauerstoffpartialdruck von 10 -18 bar chemisch
stabil. Bei einem geringeren pO 2 -Gehalt entstehen zwei zusätzliche Phasen: eine
Phase der Form 214 (Sr 2 Ti 1 O 4 , Sr 2 Fe 1 O 4 bzw. Sr 2 Fe 1 O 3.5 für das defizitär angesetzte
Strontiumferrit) und eine Phase der Form 327 (Sr 3 Ti 2 O 7 , Sr 3 Fe 2 O 7 bzw. Sr 3 Fe 2 O 6 für
das defizitär angesetzte Strontiumferrit). Außerdem lagert sich metallisches Eisen aus.
Molanteil
1.0
0.8
0.6
0.4
T = 900 °C
SrFeO 2.5
SrFeO 3
SrTiO 3
Fe
113
214
327
0.2
0.0
-25 -20 -15 -10 -5 0
log (pO 2
/ bar)
Bild 2-9 MALT-Berechnung des Systems Sr-Ti-Fe-O bei T = 900 °C,
Abkürzungen sind im Text erläutert
2.3.2 Elektrisches Defektmodell
Der Messbereich des STF-Sensors wird nach dem defektchemischen Modellansatz von
Rothschild beschrieben, der Überlebensbereich nach dem defektchemischen Modellansatz
von Schreiner.
Es wird gezeigt, dass die nichtlineare Kennlinie aus defektchemischer Sicht keinen
Hinweis auf eine elektrische Instabilität im Einsatzbereich des Sensors gibt. Außerdem
wird erklärt, warum die Leitfähigkeit von STF vom Sauerstoffpartialdruck und nicht
von der Temperatur abhängt [3], [4], [20], [26].
STF ist ein Mischleiter. Im Messbereich ist die ionische Leitung durch Sauerstoffleerstellen
im Vergleich zur elektronischen Leitung sehr gering, so dass sie vernachlässigt
werden kann und sich die elektrische Leitfähigkeit ausschließlich aus der elektronischen
ergibt.
Für die elektronische Leitfähigkeit gilt:
( T, pO ) e ( T) p( T,
pO )
σ = ⋅µ
⋅ (2.1)
2 p
2