TY - BOOK

T1 - EMK-Messungen an Cäsiumchlorid-Indium-(III)-chlorid-Schmelzen

AU - Nicolaus, Martin

N1 - Dissertation

PY - 2003/10/21

Y1 - 2003/10/21

N2 - In dieser Arbeit wurden die Zellspannungen der folgenden Konzentrationskette mit Überführung in flüssigen Cäsiumchlorid/Indium-(III)-chlorid-Mischungen in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zusammensetzung gemessen: Cu Graphit, Cl ( ) {InCl x( ) CsCl}( ) {InCl x( ) CsCl}( ) Graphit, Cl ( ) Cu 2 3 I 3 II 2 g + l + l gDabei wurden die Temperaturen der CsCl-InCl3 Schmelzen im Bereich von 650 °C – 900 °C und die Zusammensetzungen im Bereich 0 ≤ x(InCl3) ≤ 0,5 variiert. Der Partialdruck vom Chlor über den Salzschmelzen betrug immer 1 ± 0,005 bar. Für die Messungen wurde eine Apparatur entwickelt, die diesen Anforderungen gerecht wird. Kernstück dieser Apparatur ist eine Messzelle aus Quarzglas, die durch einen entsprechenden Edelstahlofen bis auf Temperaturen von 900 °C beheizt werden kann. Die Messzelle realisiert zwei getrennte Elektrodenräume unter exakt gleicher Gasatmosphäre mit p(Cl2) = 1 ± 0,005 bar. Mit dieser Messzelle ist es möglich einen sicheren elektrischen Kontakt über eine Kapillare zwischen den beiden Halbzellen herzustellen. Das Herstellen dieses Kontaktes beeinflusst nicht die Zusammensetzung der Salzschmelzen in den Elektrodenräumen. Ziel dieser Arbeit ist es, an einem Modellsystem den Einfluss der Komplexbildung auf Diffusionspotenziale, innere Überführungszahlen und Beweglichkeiten zu untersuchen. Die mit dieser Apparatur gemessenen Zellspannungen für xI = 0 betragen bei 650 °C zwischen 2,573 ± 0,1 mV bei xII = 0,05 und 232 ± 10 mV bei xII = 0,50 sowie bei 900 °C zwischen 3,398 ± 0,1 mV bei xII = 0,05 und 55,334 ± 0,2 mV bei xII = 0,30. Dabei zeigt sich eine starke, nicht lineare Abhängigkeit der Zellspannung von der Zusammensetzung xII, während die Temperaturabhängigkeit der Zellspannung gering ist. Für die Auswertung konnte gezeigt werden, dass das Diffusionspotenzial, und somit auch die Zellspannung, in einer binären Salzschmelze mit gemeinsamen Ion auch bei einer Komplexbildung eindeutig, dass heißt unabhängig vom Konzentrationsverlauf in der Diffusionsschicht ist, wenn bei der Komplexbildung lokal das chemische Gleichgewicht eingestellt ist. Die für die Auswertung erforderlichen thermodynamischen Daten werden aus Literaturdaten anhand zweier Modelle gewonnen. Die daraus abgeleiteten Überführungszahlen und Beweglichkeiten werden in einem einfachen Modell für den Ladungstransport interpretiert.

AB - In dieser Arbeit wurden die Zellspannungen der folgenden Konzentrationskette mit Überführung in flüssigen Cäsiumchlorid/Indium-(III)-chlorid-Mischungen in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zusammensetzung gemessen: Cu Graphit, Cl ( ) {InCl x( ) CsCl}( ) {InCl x( ) CsCl}( ) Graphit, Cl ( ) Cu 2 3 I 3 II 2 g + l + l gDabei wurden die Temperaturen der CsCl-InCl3 Schmelzen im Bereich von 650 °C – 900 °C und die Zusammensetzungen im Bereich 0 ≤ x(InCl3) ≤ 0,5 variiert. Der Partialdruck vom Chlor über den Salzschmelzen betrug immer 1 ± 0,005 bar. Für die Messungen wurde eine Apparatur entwickelt, die diesen Anforderungen gerecht wird. Kernstück dieser Apparatur ist eine Messzelle aus Quarzglas, die durch einen entsprechenden Edelstahlofen bis auf Temperaturen von 900 °C beheizt werden kann. Die Messzelle realisiert zwei getrennte Elektrodenräume unter exakt gleicher Gasatmosphäre mit p(Cl2) = 1 ± 0,005 bar. Mit dieser Messzelle ist es möglich einen sicheren elektrischen Kontakt über eine Kapillare zwischen den beiden Halbzellen herzustellen. Das Herstellen dieses Kontaktes beeinflusst nicht die Zusammensetzung der Salzschmelzen in den Elektrodenräumen. Ziel dieser Arbeit ist es, an einem Modellsystem den Einfluss der Komplexbildung auf Diffusionspotenziale, innere Überführungszahlen und Beweglichkeiten zu untersuchen. Die mit dieser Apparatur gemessenen Zellspannungen für xI = 0 betragen bei 650 °C zwischen 2,573 ± 0,1 mV bei xII = 0,05 und 232 ± 10 mV bei xII = 0,50 sowie bei 900 °C zwischen 3,398 ± 0,1 mV bei xII = 0,05 und 55,334 ± 0,2 mV bei xII = 0,30. Dabei zeigt sich eine starke, nicht lineare Abhängigkeit der Zellspannung von der Zusammensetzung xII, während die Temperaturabhängigkeit der Zellspannung gering ist. Für die Auswertung konnte gezeigt werden, dass das Diffusionspotenzial, und somit auch die Zellspannung, in einer binären Salzschmelze mit gemeinsamen Ion auch bei einer Komplexbildung eindeutig, dass heißt unabhängig vom Konzentrationsverlauf in der Diffusionsschicht ist, wenn bei der Komplexbildung lokal das chemische Gleichgewicht eingestellt ist. Die für die Auswertung erforderlichen thermodynamischen Daten werden aus Literaturdaten anhand zweier Modelle gewonnen. Die daraus abgeleiteten Überführungszahlen und Beweglichkeiten werden in einem einfachen Modell für den Ladungstransport interpretiert.

U2 - 10.17877/DE290R-14868

DO - 10.17877/DE290R-14868

M3 - Dissertation

CY - Dortmund

ER -