Твердые растворы Gd0.05Bi0.15M0.05Ce0.75O2 для применения в качестве электролитов СТ-ТОТЭ

Получена: 05 июля 2019; Исправлена: 19 сентября 2019; Принята: 22 сентября 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: И.В. Загайнов, С.В. Федоров. Твердые растворы Gd0.05Bi0.15M0.05Ce0.75O2 для применения в качестве электролитов СТ-ТОТЭ. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.424-427
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-424-427

Аннотация

Перспективный электролит Gd0.05Bi0.15Mn0.05Ce0.75O2 имеет проводимость 8·10-3 См/смБольшая часть мирового спроса на энергию удовлетворяется за счет ископаемого топлива. Ископаемые виды топлива являются ограниченными источниками и вызывают загрязнение окружающей среды. Среди альтернативных источников энергии твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) привлекают особое внимание. Диоксид церия, легированный гетеровалентными катионами, такими как редкоземельные и щелочноземельные ионы, широко исследуются как наиболее перспективные материалы электролитов для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов (СТ-ТОТЭ). Как хорошо известно, фазовая чистота и относительная плотность являются важными факторами для получения высокоэффективных электролитов на основе допированного диоксида церия. Нанокристаллические порошки твердых растворов Gd-Bi-M-Ce-O (M = Cu, Zr, Ni, Co, Mn) размером около 10 нм были использованы в качестве предшественников для получения керамики, спеченной при 750°C на воздухе, для применения этих материалов в качестве перспективного электролита для СТ-ТОТЭ. Кристаллические структуры и морфологии этих систем были охарактеризованы методами рентгеновской дифракции (РФА) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Электропроводность измеряли методом спектроскопии импеданса на переменном токе в диапазоне температур 450-750°С на воздухе. Было показано, что керамика Gd0.05Bi0.15Mn0.05Ce0.75O2 является перспективным электролитом и имеет проводимость 8·10-3 См/см. Диоксид церия, допированный этими оксидами, обладает высокой ионной проводимостью за счет образования вакансии ионов кислорода вследствие замещения Се4+ другими катионами.

Ссылки (26)

1. J. W. Fergus. J. Power Sources. 162, 30 (2006). Crossref
2. D. J. L. Brett, A. Atkinson, N. P. Brandon, S. J. Skinnerd. Chem. Soc. Rev. 37, 1568 (2008). Crossref
3. B. C. H. Steele. Solid State Ionics. 129, 95 (2000). Crossref
4. C. Kleinlogel, L. J. Gauckler. Adv. Mater. 13, 1081 (2001). <1081::AID-ADMA1081>3.0.CO;2-D. Crossref
5. A. V. Nikonov, A. V. Spirin, V. R. Khrustov, S. N. Paranin, N. B. Pavzderin, K. A. Kuterbekov, T. N. Nurakhmetov, Y. K. Atazhan. Inorg. Mater. 52, 708 (2016). Crossref
6. V. Gil, C. Moure, P. Durán, J. Tartaj. Solid State Ionics. 178, 359 (2007). Crossref
7. L. Guan, S. Le, S. He, X. Zhu, T. Liu, K. Sun. Electrochim. Acta. 161, 129 (2015). Crossref
8. Y.-P. Fu, C.-W. Tseng, P.-C. Peng. J. Eur. Ceram. Soc. 28, 85 (2008). Crossref
9. G. Accardo, D. Frattini, H. C. Ham, J. H. Han, S. P. Yoon. Ceram. Int. 44, 3800 (2018). Crossref
10. I. V. Zagaynov, S. V. Fedorov, A. A. Konovalov, O. S. Antonova. Mater. Lett. 203, 9 (2017). Crossref
11. A. V. Coles-Aldridge, R. T. Baker. Solid State Ionics. 316, 9 (2018). Crossref
12. K. Venkataramana, C. Madhuri, J. Shanker, Ch. Madhusudan, C. V. Reddy. Ionics. 24, 3075 (2018). Crossref
13. S. A. Muhammed Ali, M. Anwar, A. M. Abdalla, M. R. Somalu, A. Muchtar. Ceram. Int. 43, 1265 (2017). Crossref
14. M. Prekajski, M. Stojmenović, A. Radojković, G. Branković, H. Oraon, R. Subasri, B. Matović. J. Alloy. Compd. 617, 563 (2014). Crossref
15. S. Ramesh, V. P. Kumar, P. Kistaiah, C. V. Reddy. Solid State Ionics. 181, 86 (2010). Crossref
16. K. Venkataramana, C. Madhuri, Y. S. Reddy, G. Bhikshamaiah, C. V. Reddy. J. Alloy Compd. 719, 97 (2017). Crossref
17. D. P. Fagg, V. V. Kharton, J. R. Frade. J. Electroceram. 9, 199 (2002). Crossref
18. E. Yu. Pikalova, A. N. Demina, A. K. Demin, A. A. Murashkina, V. E. Sopernikov, N. O. Esina. Inorg. Mater. 43, 735 (2007). Crossref
19. W. Zajac, L. Suescun, K. Swierczek, J. Molenda. J. Power Sources. 194, 2 (2009). Crossref
20. J. Mackenzie, R. Shuttleworth. Proc. Phys. Soc. 62, 833 (1949). Crossref
21. B. Murugan, A. V. Ramaswamy, D. Srinivas, C. S. Gopinath, V. Ramaswamy. Chem. Mater. 17, 3982 (2005). Crossref
22. A. Arabaci. Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci. 48, 2282 (2017). Crossref
23. T. H. Santos, J. P. F. Grilo, F. J. A. Loureiro, D. P. Fagg, F. C. Fonseca, D. A. Macedo. Ceram. Int. 44, 1745 (2018). Crossref
24. L. Xiaomin, L. Qiuyue, Z. Lili, L. Xiaomei. J. Rare Earths. 33, 411 (2015). Crossref
25. Z. Tao, H. Ding, X. Chen, G. Hou, Q. Zhang, M. Tang, W. Gu. J. Alloy Compd. 663, 750 (2016). Crossref
26. K. C. Anjaneya, M. P. Singh. J. Alloy Compd. 695, 871 (2017). Crossref

Другие статьи на эту тему