Отправить статью по E-mail 
Синтез и физико-химическое исследование твердооксидных электролитных и электродных материалов для среднетемпературных топливных элементов
- Авторы: Калинина М.В.1, Полякова И.Г.1, Мякин С.В.2,3, Хамова Т.В.1, Ефимова Л.Н.1, Кручинина И.Ю.1,4
-
Учреждения:
- Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
- Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
- Институт аналитического приборостроения РАН
- Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)
- Выпуск: Том 69, № 3 (2024)
- Страницы: 286-293
- Раздел: ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА В СОВРЕМЕННОМ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
- URL: https://ogarev-online.ru/0044-457X/article/view/262868
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X24030037
- EDN: https://elibrary.ru/YFJEJP
- ID: 262868
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Методом совместной кристаллизации растворов азотнокислых солей синтезированы ксерогели и высокодисперсные мезопористые порошки в системах СeO2–Nd2O3 и Gd2O3–La2O3–SrO–Ni(Co)2O3–ä и на их основе получены нанокерамические материалы с кристаллической кубической структурой типа флюорита и орторомбической структурой типа перовскита с областью когерентного рассеяния ~55–88 нм (1300°С) соответственно. Изучены физико-химические свойства полученной керамики; выявлено, что она обладает открытой пористостью 7–11% для системы СeO2–Nd2O3 и 17–42% для системы Gd2O3–La2O3–SrO–Ni(Co)2O3–ä. Материалы на основе оксида церия обладают преимущественно ионным (числа переноса ионов ti = 0.71–0.89 в интервале 300–700°С) типом электропроводности, обусловленным образованием подвижных кислородных вакансий при гетеровалентном замещении Се4+ на Nd3+ (σ700°С = 0.31 × 10–2 См/см). Твердые растворы на основе кобальтита и никелата гадолиния обладают смешанной электронно-ионной проводимостью (σ700°С = 0.59 × 10–1 См/см) с числами переноса te = = 0.92–0.99, ti = 0.08–0.01. Показана перспективность использования полученных керамических материалов в качестве твердооксидных электролитов и электродов среднетемпературных топливных элементов.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
М. В. Калинина
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
И. Г. Полякова
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
С. В. Мякин
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет); Институт аналитического приборостроения РАН
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург
Т. В. Хамова
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
Л. Н. Ефимова
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург
И. Ю. Кручинина
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)
Email: tikhonov_p-a@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург
Список литературы
- Maric R., Mirshekari G. Solid oxide fuel cells from fundamental principles to complete system. CRC Press, 2021. 256 p.
- Пономарева А.А., Иванова А.Г., Шилова О.А. и др. // Физика и химия стекла. 2016. Т. 42. № 1. С. 7.
- Ponomareva A., Babushok V., Simonenko E. et al. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2018. V. 87. № 1. P. 74. https://doi.org/10.1007/s10971-018-4712-0
- Galushko A.S., Panova G.G., Ivanova A.G. et al. // J. Ceram. Sci. Technol. 2017. V. 8. № 4. Р. 433. https://doi.org/10.4416/JCST2017-00041
- Pachauri Y.K., Chauhan R.P. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2015. V. 43. P. 1301. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.11.098
- Касьянова А.В., Тарутина Л.Р., Руденко А.О. и др. // Успехи химии. 2020. Т. 89. № 6. С. 667.
- Пикалова Е.Ю., Калинина Е.Г. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6. С. 703.
- Пальгуев С.Ф., Гильдерман В.К., Земцов В.И., Неуймин А.Д. Высокотемпературные оксидные электронные проводники для электрохимических устройств. М.: Наука, 1990. 196 с.
- SadykovV., Usoltsev V., Yeremeev N. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. № 12. P. 2241. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.01.007
- Симоненко Т.Л., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 5. С. 610.
- Истомин С.Я., Лысков Н.В., Мазо Г.Н. и др. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6. С. 644.
- Sadykov V.A., Pavlova S.N., Kharlamova T.S. et al. // Perovskites: structure, properties and uses. Nova Science Publishers, 2010. P. 67.
- Сальников В.В., Пикалова Е.Ю. // Физика тверд. тела. 2015. Т. 57. № 10. С. 1895.
- Moghadasi M., Li M., Ma C. et al. // Ceram. Int. 2020. V. 46. № 10. P. 16966. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.03.280
- Fathy A., Wagih A., Abu-Oqail A. // Ceram. Int. 2019. V. 45. № 2. P. 2319. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.10.147
- Li Z., He Q., Xia L. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 6. P. 4047. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.11.022
- Prasad D.H., Son J.W., Kim B.K. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2008. V. 28. P. 3107. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2008.05.021
- Fedorenko N.Yu., Mjakin S.V., Khamova T.V. et al. // Ceram. Int. 2022. V. 48. P. 6245. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.11.165
- Коваленко А.С., Шилова О.А., Морозова Л.В. и др. // Физика и химия стекла. 2014. Т. 40. № 1. С. 135.
- Duran P., Villegas M., Capel F. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 1996. V. 16. P. 945. https://doi.org/10.1016/0955-2219(96)00015-5
- Шилова О.А., Антипов В.Н., Тихонов П.А. и др. // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39. № 5. С. 803.
- Пивоварова А.П., Страхов В.И., Попов В.П. // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28. № 19. С. 43.
- Гращенков Д.В., Балинова Ю.А., Тинякова Е.В. // Стекло и керамика. 2012. № 4. С. 32.
- Стрекаловский В.Н., Полежаев Ю.М., Пальгуев С.Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения. М.: Наука, 1987. 160 с.
Дополнительные файлы
