Электрофизические свойства катодных материалов Pr1-XLaX)2-YSrYNi1-ZCuZO4 (X=0.0–1; Y= 0.0–0.2; Z=0.0–1)

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).

Фазовый состав, термический коэффициент линейного расширения и электропроводность (PrXLa1-X)1.85Sr0.15Ni0.9Сu0.1O4 (X=0.0; 0.1; 0.5; 0.9 и 1), Pr1-YSrYNiO4 (Y= 0.0; 0.05; 0.1; 0.15; 0.16 и 0.2) и Pr1.84Sr0.16Ni1-ZCuZО4 (Z=0.0; 0.1; 0.5 и 1) исследованы на воздухе в интервале температур 100–1000 °C. ТКЛР (Pr1-XLaX)2-YSrYNi1-ZCuZO4 находится в диапазоне значений (11.6–16.3)\cdot 10-6 град-1 и зависит от величины и вида добавки. Одни составы совместимы по ТКЛРу с электролитами, используемыми в среднетемпературных электрохимических устройствах, другие составы имеют ТКЛР близкий к ТКЛР электролита Zr0.85Y0.15O1.925, который применяется в высокотемпературных электрохимических устройствах.
Максимум электропроводности наиболее проводящих составов находится в температурном интервале 500–800 °C.

Авторы:

Гильдерман Виктор Карлович, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20, V.Gilderman@ihte.uran.ru

Антонов Борис Дмитриевич, Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, 620990, г. Екатеринбург, ул. Академическая, 20, B.Antonov@ihte.uran.ru

Ключевые слова:

среднетемпературные и высокотемпературные твёрдооксидные электрохимические устройства, (Pr1-XLaX)2-YSrYNi1-ZCuZO4 (X=0.0–1; Y= 0.0–0.2; Z=0.0–1) материал катода, электропроводность, термический коэффициент линейного расширения

Литература

1. Пальгуев С. Ф., Гильдерман В. К., Земцов В. И. Высокотемпературные оксидные электронные проводники для электрохимических устройств. М. : Наука, 1990.
2. Пальгуев С. Ф., Гильдерман В. К. Кислородный перенос в оксидных электронных проводниках. Екатеринбург : УрО РАН, 2004. 183 с.
3. Huang K., Feng M., Goodenough J. B., Milliken C. Electrode performance test on single ceramic fuel cells using as electrolyte Sr- and Mg- doped LaGaO3   // J. Electrochem. Soc. 1997. Vol. 144. P. 3620–3624.
4. Huang K., Feng M., Goodenough J. B., Scherling M. Characterization of Sr-doped LaMnO3 and LaCoO3 as cathode materials for a doped LaGaO3 ceramic fuel cell // J. Electrochem. Soc. 1996. Vol. 143. P. 3630–3636.
5. Hayashi H., Suzuki M., Inaba H. Thermal expansion of Sr- and Mg-doped LaGaO3 // Solid State Ionics. 2000. Vol. 128. P. 131–139.
6. Ваганов Е. Г., Горелов В. П., Богданович Н. М., Корзун И. В., Казанцев В. А. Электропроводность и линейное расширение твердых электролитов Ce1-x Smx O2-\delta   (x=0.10–0.30) // Электрохимия. 2007. Т. 43, № 6. С. 695–698.
7. Pikalova E. Yu., Murashkina A. A., Maragou V. I., Demin A. K., Strekalovsky V. N., Tsiakaras P. E. СeO2 based materials doped with lanthanides for applications in intermediate temperature electrochemical devices // Intern. J. Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36. P. 6175–6183.
8. Shkerin S. N., Bronin D. I., Kovyazina S. A., Gorelov V. P., Kuz'min A. V., Martem'yanova Z. S., Beresnev S. M. Structure and electric conductivity of (La,Sr)(Ga,Mg)O3-\alpha solid electrolyte // J. Struct. Chem. 2003. Vol. 44, № 2. P. 216–221.
9. Skinner S. J., Kilner J. A. Oxygen diffusion and surface exchange in La2-x Srx NiO4+\delta   // Solid State Ionics. 2000. Vol. 135. P. 709–712.
10. Minervini L., Grimes R., Kilner J., Sickafus K. Oxygen migration in La2 NiO4 // J. Mater. Chem. 2000. Vol. 10. P. 2349–2358.
11. Nishimoto S., Takahashi S., Kameshima Y., Matsuda M., Miyake M. Properties of La2-x Prx NiO4 cathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells // J. Ceram. Soc. Jap. 2011. Vol. 119. Р. 246–250.
12. Гильдерман В. К., Антонов Б. Д. Электропродность и термическое расширение материалов на основе Pr2-Y SrY Ni1-X CuX O4 (x=0\div 1: y=0\div 0.15) для катодов среднетемпературных электрохимических устройств // Электрохим. энергетика. 2012. Т. 12, № 2. С. 59–63.
13. Материал для кислородного электрода электрохимических устройств Пат. РФ 2460178, МПК H01M4/48. / Гильдерман В. К.; заяв. 06.07.2011; опубл. 27.08.2012.
14. Гильдерман В. К., Антонов Б. Д. Электрофизические свойства катодных материалов (Prx La1-x )1.85 Sr0.15 Ni0.9 Me0.1 O4 (x=0.0; 0.1; 0.5; 0.9; Me = Fe, Co и Cu) // Топливные элементы и энергоустановки на их основе : сб. тез. Всерос. конф. с междунар. участием (Черноголовка, 1–5 июля. 2013 г.). Черноголовка, 2013. С. 136.
15. Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Cryst. A32. 1976. P. 751–767.
16. Bassat J. M., Burriel M., Ceretti M., Veber P., Grenier J. C., Paulus W., Kilner J. A. Highlights on the anisotropic oxygen transport properties of nickelates with K2 NiF4 -type structure : links with the electrochemical properties of the corresponding IT-SOFC's сathodes // ECS Transactions. 2013.Vol. 57. P. 1753–1760.
17. Zajac W., Swierczek K., Molenda J. Thermochemical compatibility between selected (La,Sr)(Co,Fe,Ni)O3 cathodes and rare earth doped ceria electrolytes // J. Power Sources. 2007. Vol. 173. P. 675–680.
18. Tietz F. Thermal expansion of SOFC materials // Ionics. 1999. Vol. 5. P. 129–139.
19. Huang K., Lee H. Y., Goodenough J. B. Sr- and Ni-doped LaCoO3 and LaFeO3 perovskites. New cathode materials for solid-oxide fuel cells // J. Electrochem. Soc. 1998.Vol. 145. P. 3220–3227.
20. Petric A., Huang P., Tietz F. Evaluation of La-Sr-Co-Fe-O perovskites for solid oxide fuel cells and gas separation membranes. // Solid State Ionics. 2000. Vol. 135. P. 719–725.

Журнал:

2015. Т. 15, № 2,

Файл статьи:

скачать