Mikrowelleneinflüsse auf Reaktionsfronten von Festkörperreaktionen

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Hesse
im Moment der Versetzungsbildung bestimmt. Diese Randbedingungen hängen
von der Morphologie der Ausgangsoberfläche des YSZ-Substrats ab.
2. Glatte YSZ-Oberflächen führen auf eine Burgersgeometrie, die die Gleitung der
Grenzflächenversetzungen in Reaktionsrichtung und damit eine schnelle Reaktionskinetik
erlaubt. Rauhe YSZ-Oberflächen führen dagegen zum Teil (d.h. für
die Streifendomänen) auf eine Burgersgeometrie, die einen Kletterprozeß erforderlich
macht, d.h. eine langsamere Reaktionskinetik einschließen dürfte.
3. Die SOFC-Degradierung gemäß Reaktion (5) ist somit zumindest im Falle der
topotaktischen Einkristallreaktion bei rauher Ausgangsgrenzfläche langsamer, als
bei glatter Ausgangsgrenzfläche - ein auf den ersten Blick kontra-intuitives Ergebnis.
(iii) Substratregionen mit Oberflächenstufen
Da auf beiden Arten (i) und (ii) von YSZ-Substraten auch Regionen einer hohen
Dichte von Oberflächenstufen der Höhe einer halben oder ganzen YSZ-Einheitszelle
anwesend waren, lag es nahe, auch deren Einfluß auf das Anfangsstadium der
Reaktion (5) zu untersuchen. Die Untersuchungen wurden auf Substrate vom Typ
(i) beschränkt, da die Anwesenheit von Löchern die Analysen unnötig kompliziert
hätten.
Abb. 26 zeigt, daß die YSZ-Oberflächenstufen als bevorzugte Zentren der Keimbildung
für die La 2 Zr 2 O 7 -Inseln dienen. Die Inseln sind häufig wie Perlen auf einer
Schnur entlang der Stufen aufgereiht. Das Linienprofil verdeutlicht zugleich die
Stufenhöhe, die 0,5 nm oder 1 nm beträgt. (Die scheinbar 2 nm hohe Stufe rechts
von der Insel kommt durch die bereits bekannte Absenkung des Niveas der YSZ-
Oberfläche in der Inselumgebung aufgrund des Reaktionsverbrauchs zustande.)
Der geradlinige Stufenverlauf wird regelmäßig von Kinks unterbrochen, die senkrecht
zur allgemeinen Stufenrichtung verlaufende Abschnitte der Länge 20 bis
35 nm bilden. Es scheint, daß die La 2 Zr 2 O 7 -Inseln sich bevorzugt an Kinks bilden.
Röntgenpolfiguren haben die Anwesenheit sowohl von -verkippten, als auch
von -verkippten La 2 Zr 2 O 7 -Inselbereichen angezeigt [17]. Abb. 27 zeigt die
planare TEM-Abbildung und das zugehörige Beugungsbild einer Insel, die sich an
einer horizontal im oberen Teil des Bildes verlaufenden geradlinigen Stufe gebildet
hat. (Die Stufe ist in diesem Bildausschnitt kaum zu kerkennen, aber außerhalb
des Bildausschnittes identifizierbar.) Unter Berücksichtigung der in den Fällen (i)
und (ii) gewonnenen Erfahrungen konnte festgestellt werden, daß die Insel aus vier