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

1 Einleitung
1.1 Motivation
Zur Regelung von Verbrennungsmotoren ist eine genaue und schnelle Bestimmung des
Sauerstoffgehalts im Abgas nötig. Bisher wird die planare Breitband-Lambdasonde als
Sauerstoffsensor eingesetzt [8].
Zukünftig sollen Sauerstoffsensoren verwendet werden, die auf dem resistiven Prinzip
beruhen. Dabei dient der elektrische Widerstand als Sensorsignal zur Bestimmung des
Sauerstoffpartialdrucks. Gegenüber den bisherigen Systemen zeichnen sich resistive
Sensoren durch folgende Vorteile aus:
• geringe Ansprechzeit (τ ≈ 5 ms), so dass eine zylinderselektive Regelung von
Verbrennungsmotoren möglich ist
• hohe Sensitivität
• Temperaturunabhängigkeit von 750 bis 1000 °C
• kostengünstige Herstellung.
Am Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) an der Universität Karlsruhe (TH)
wird Strontiumtitanferrit Sr(Ti 0.65 ,Fe 0.35 )O 3-δ (STF) als resistives Material verwendet.
STF zeigt die o.g. Vorteile, jedoch ist bisher ungeklärt, wie sich der Materialverbund
bei extrem niedrigen Sauerstoffpartialdrücken, die v.a. beim Kaltstart und bei Beschleunigungen
des Fahrzeugs herrschen, verhält.
1.2 Aufgabenstellung
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der chemischen und elektrischen Stabilität von
Sr(Ti 0.65 ,Fe 0.35 )O 3-δ (STF). Die möglichen Einsatzgrenzen des Materials sollen ermittelt
und neue Kenntnisse über das Materialsystem STF gewonnen werden.
In Kapitel 2 werden die Grundlagen des Materialsystems erläutert und ein Modellansatz
zur Stabilitätsuntersuchung vorgestellt. Kapitel 3 stellt die Ergebnisse der durchgeführten
Experimente vor, die im 4. Kapitel diskutiert werden. Im Ausblick (Kapitel 5) wird
ein Lösungsansatz zur Verbesserung des Materialsystems erarbeitet.