Platin schlägt Nanoblasen

Platin kann unter technisch relevanten Bedingungen schneller oxidieren - und dass, obwohl es ein hochwertiges Edelmetall ist. Dies zeigt eine Untersuchung aus dem DESY-NanoLab gemeinsam mit der Universität Wien. Das Problem im Alltag: Platinhaltige Geräte, wie beispielsweise Abgas-Katalysatoren im Auto, können durch diese Reaktion an Wirksamkeit einbüßen. Details wurden in Solid State Ionics publiziert.

Die Forscher hatten eine dünne Platinschicht auf einem Yttrium-stabilisierten Zirkonkristall (YSZ-Kristall) untersucht, eine Kombination, die beispielsweise in der Lambda-Sonde zur Abgaskontrolle im Auto zum Einsatz kommt. Der YSZ-Kristall ist ein Ionenleiter. Er leitet elektrisch geladene Atome, in diesem Fall Sauerstoffionen. Die aufgedampfte Platinschicht dient als Elektrode. Mit der Lambda-Sonde wird der Sauerstoffgehalt des Abgases gemessen und in ein elektrisches Signal verwandelt, mit dem elektronisch die Verbrennung im Motor so gesteuert wird, dass die Schadstoffe in den Abgasen minimiert werden.

Im DESY-NanoLab haben die Wissenschaftler nun eine Spannung von ungefähr 0,1 Volt an den platinbedampften YSZ-Kristall angelegt und erhitzten ihn auf rund 450 Grad Celsius - Bedingungen, wie sie im Betrieb vieler technischer Geräte herrschen. In der Folge sammelte sich der Sauerstoff unter der undurchlässigen Platinschicht bis zu einem Druck von maximal zehn bar, wie er beispielsweise in LKW-Reifen herrscht. Unter Einfluss dieses Sauerstoffdrucks und der erhöhten Temperatur schlug die Platinschicht kleine Blasen mit einem Durchmesser von 1.000 Nanometern. Die Forscher vermuten, dass der hohe Sauerstoffdruck innerhalb der Bläschen die Oxidation des Metalls beschleunigt. Dies müsse für die Funktion elektrochemischer Sensoren beachtet werden, so ihre Schlussfolgerung. (pte)

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