Long-term chemical stability of BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ + Ce_0,85Y_0,15O_2-δ composite samples at room temperature and at 873 K for use in dual PCFC-SOFC fuel cells

• Autorzy: Gawel I. , Viviani M , Przybylski K.

Warianty tytułu

PL

Długoczasowa stabilność próbek kompozytowych BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ + Ce_0,85Y_0,15O_2-δ w temperaturze pokojowej oraz 873 K do zastosowania w ogniwach paliwowych typu PCF-SOFC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of this work is to compare the long-term chemical stability of BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ and Ce_0,85Y_0,15O_2-δ bulk composite samples to that of pure BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ after ageing for 600 hours in CO₂ /H₂ O atmosphere at room temperature and N₂ /H₂ O atmosphere at 873 K. Differential Thermal Analysis and Thermogravimetry were used to investigate the physicochemical processes that took place during the ageing of the afore-mentioned samples and the chemical composition of the gases released from the samples was analyzed by a Mass Spectrometer. The influence of the reactive atmospheres on phase and chemical composition, as well as the microstructure of the bulk samples, was determined from X-ray Diffraction results and Scanning Electron Microscopy observations combined with Energy Dispersion Spectroscopy analysis. From these studies it can be concluded that the composite materials are capable of maintaining stability in the studied conditions, however, pure BaCe_0,85Y_0,15O_3-δis unstable in CO₂ /H₂ O atmosphere at room temperature.

PL

Celem pracy jest porównanie długoczasowej stabilności chemicznej spieków kompozytowych BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ i Ce_0,85Y_0,15O_2-δ z czystym BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ, które poddano starzeniu przez 600 godzin w atmosferze CO₂ /H₂ O w temperaturze pokojowej oraz w atmosferze N₂ /H₂ O w 873 K. Do badań procesów fizykochemicznych zachodzących podczas starzenia w/w próbek wykorzystano metodę termicznej analizy różnicowej oraz termograwimetrie, natomiast skład chemiczny gazów uwalnianych z próbek podczas ich ogrzewania analizowano spektrometrem masowym. Wpływ atmosfer reakcyjnych na skład fazowy i chemiczny oraz mikrostrukture spieków określono w oparciu o wyniki badań rentgenograficznych oraz obserwacji przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej połączonej z dyspersją energii promieniowania rentgenowskiego. Z badań tych można wnioskować, że materiały kompozytowe wykazują stabilność w badanych warunkach, podczas gdy czysty BaCe_0,85Y_0,15O_3-δ jest nietrwały w atmosferze CO₂ /H₂ O w temperaturze pokojowej.

Słowa kluczowe

EN

perovskites; solid oxide fuel cell electrolytes; chemical stability; composite materials

PL

starzenie; metoda termicznej analizy różnicowej; stabilność chemiczna; materiały kompozytowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 393--397
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gawel I.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

autor

Viviani M

• Institute for Energgetics and Interphases, National Research Council, Genoa, Italy

autor

Przybylski K.

• AGH University of Science and Technology, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] W. Nernst, Z. Elektrochem. 6, 41 (1899).
• [2] B. C. H. Steele, J. M. Floyd, Proc. Br. Ceram. Soc. 19, 55 (1971).
• [3] M. P. Anderson, D. E. Cox, K. Halperin, A. S. Nowick, Solid State Ionics. 9-10, 953 (1983).
• [4] D. Y. Wang, A. S. Nowick, J. Phys. and Chem. Solids. 44, 639 (1983).
• [5] K. Fuda, K. Kishio, S. Yamauchi, K. Fueki, J. Phys. and Chem. Solids 46, 1141 (1985).
• [6] F. A. Kroger, H. J. Vink, Solid State Phys. 3, 307 (1956).
• [7] M. Hartmanova, E. E. Lomonova, V. Navratil, P. Sutta, F. Kundracik, J. Mater. Sci. 40, 5679 (2005).
• [8] N. Q. Minh, J. Am. Ceram. Soc. 76, 563 (1993).
• [9] H. Iwahara, T. Esaka, H. Uchida, N. Maeda, Solid State Ionics. 3-4, 359 (1981).
• [10] H. Iwahara, H. Uchida, K. Ono, K. Ogaki, J. Electrochem. Soc. 135, 529 (1988).
• [11] T. Yajima, H. Kazeoka, T. Yogo, H. Iwahara, Solid State Ionics. 47, 271 (1991).
• [12] H. Iwahara, T. Yajima, T. Hibino, K. Ozaki, H. Suzuki, Solid State Ionics. 61, 65 (1993).
• [13] T. Hibino, A. Hashimoto, M. Suzuki, M. Sano, J. Electrochem. Soc. 149, A1503 (2002).
• [14] T. Shimura, H. Tanaka, H. Matsumoto, T. Yogo, Solid State Ionics. 176, 2945 (2005).
• [15] W. Suksamai, I. S. Metcalfe, Solid State Ionics. 178, 627 (2007).
• [16] X. Z. Fu, J. L. Luo, A. R. Sanger, N. Luo, K. T. Chuang, J. Power Sources. 195, 2659 (2010).
• [17] G. Chiodelli, L. Malavasi, C. Tealdi, S. Barison, M. Battagliarin, L. Doubova, M. Fabrizio, C. Mortalo, R. Gerbasi, J. Alloy Compd. 470, 477 (2009).
• [18] S. Gopalan, A. V. Virkar, J. Electrochem. Soc. 140, 1060 (1993).
• [19] C. W. Tanner, A. V. Virkar, J. Electrochem. Soc. 143, 1386 (1996).
• [20] K. Katahira, Y. Kohchi, T. Shimura, H. Iwahara, Solid State Ionics. 138, 91 (2000).
• [21] P. Sawant, S. Varma, B. N. Wani, S. R. Bharadwaj, Int. J. Hydrogen Energy. 37, 3848 (2012).
• [22] P. Pasierb, E. Drożdż-Cieśla, R. Gajerski, S. Łabus, S. Komornicki, M. Rekas, J. Therm. Anal. Calor. 96, 475 (2009).
• [23] K. Xie, R. Yan, X. Liu, J. Alloys Comp. 479, L40 (2009).
• [24] A. S. Thorel, M. Chesnaud, M. Viviani, A. Barbucci, S. Presto, P. Piccardo, Z. Ilhan, D. Vladikova, Z. Stoynov, ECS Trans. 25, 753 (2009).
• [25] G. Caboche, J.-F. Hochepied, P. Piccardo, K. Przybylski, R. Ruckdäschel, M.-R. Ardigó, E. Fatome, S. Chevalier, A. Perron, L. Combemale, M. Palard, J. Prażuch, T. Brylewski, ECS Trans. 25, 763 (2009)