Domieszkowana tlenkiem glinu tetragonalna cyrkonia z przeznaczeniem na elektrolit stały do ogniw paliwowych typu SOFC

• Autorzy: Obal K.

Warianty tytułu

EN

Tetragonal zirconia dopped alumina oxide as a material for solid electroltye in SOFC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tlenki na bazie stabilizowanej cyrkonii należą do najbardziej rozpowszechnionych tworzyw ceramicznych, które wykorzystuje się między innymi do produkcji elektrolitów dla stałotlenkowych ogniw paliwowych SOFC. Wiąże się to z ich wysokim przewodnictwem jonowym, dobrą wytrzymałością mechaniczną oraz chemiczną odpornością. Zastosowanie ogniw SOFC z elektrolitem ZrO2 stabilizowanym 8% mol tlenkiem itru (YSZ) do celów komercyjnych ograniczone jest z powodu wysokiej temperatury pracy rzędu 9001000°C. Obecnie podejmuje się próby zastąpienia regularnej odmiany YSZ tetragonalną cyrkonią stabilizowaną 3% mol tlenkiem itru (3Y-TZP). Przesłanką zastosowania elektrolitu 3Y-TZP do ogniw jest wyższa wytrzymałość mechaniczna oraz niższa energia aktywacji przewodnictwa elektrycznego w porównaniu z materiałem YSZ w zakresie średnich temperatur, tj. poniżej 700°C.

EN

Oxygen conducting solid electrolytes based on zirconia play an important role in technologies such as solid oxide fuel cells (SOFC) electrolytes, oxygen electrochemical pumps and separators and oxygen sensors. Stabilized zirconia has been used almost exclusively as the electrolyte in SOFCs because the material possesses an adequate level of oxygen-ion conductivity and exhibits desirable stability in both oxidizing and reducing atmospheres. Among the various stabilized, the yttria-stabilized material is the most common. However, widespread commercial applications of SOFC with electrolyte based on yttria doped zirconia is limited due to high operating temperatures (700-1000oC). Consequently several approaches have been taken to reduce the operating temperature. The most important challenge is selection of the solid electrolyte exhibiting high ionic conductivity, good mechanical strength as well as high interfacial gas-solid reaction kinetics.

Słowa kluczowe

PL

tetragonalna cyrkonia; tlenek glinu; spektroskopia impedancyjna

EN

tetragonal zirconia; aluminium oxide; impedance spectroscopy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Obal K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Weppner W.: “Solid State Ionics”, 52, 1992, s. 15–21.
• [2] Badwal S.P.S., Swain M.V.: “J. Mater. Sci. Lett.”, 4, 1985, s. 487.
• [3] Drennan J., Butler E.P., “Science of Ceramics “, 12, 1984, s. 267–272.
• [4] Guo X., Runzhang Y., “Journal of Materials Science”, 30, 1995, s. 923.
• [5] Forker M., de la Presa P., Hoffbauer W., Schlabach S., Bruns M., Szabo D.V., “Phys. Rev., B”, 77, 2008, 054108.
• [6] Liu H., Feng L., Zhang X., Xue Q., “J. Phys. Chem”, 99, 1995, 332.
• [7] T.O. Mason, N.H. Perry Solid State Ionics 181 (2010) pp. 276-284.
• [8] Rocha R.A., Muccillo E.N.S., Dessemond L., Djurado E.: Thermal ageing of nanostructured tetragonal zirconia ceramics: Characterization of interfaces, “J. Europ. Ceram. Soc.”, 30, 2010, s. 227–231.
• [9] Obal K., Pędzich Z., Brylewski T., Rękas M.: Modyfication of yttria-doped tetragonal zirconia polycrystal ceramics, “Int. J. Electrochem. Sci.”, 7, 2012, s. 6831–6845.
• [10] Butler E.P., Drennan J.: Microstructural analysis of sintered high-conductivity zirconia with Al2O3 additions, “J. Am. Ceram. Soc.”, 65, 1982, s. 474–478.