Własności elektryczne elektrolitu stałego Ba(Ce0,95Ti0,05)0,8Y0,2O3

• Autorzy: Dziubaniuk M. , Wyrwa J. , Rękas M. , Kubiak W.

Warianty tytułu

EN

Electrical properties of Ba(Ce0.95Ti0.05)0.8Y0.2O3 solid electrolyte

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było ustalenie własności elektrycznych tlenkowego elektrolitu stałego o wzorze Ba(Ce0,95Ti0,05)0,8Y0,2O3. Skład fazowy zsyntezowanego metodą stałofazową proszku, jak również jego spieku potwierdzono techniką dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Własności elektryczne materiału badano metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) w zakresie częstotliwości 0,1-107 Hz, temperaturach 300-700 °C i różnych atmosferach: 10% wodoru w argonie, argon i 3000 ppm amoniaku w helu. Przeprowadzono analizę widm eksperymentalnych metodą dopasowania układów zastępczych. Na tej podstawie sporządzono wykresy Arrheniusa dla wyników uzyskanych w zakresie wysokich, średnich i niskich częstotliwości. Za pomocą regresji liniowej wyznaczono energie aktywacji wraz z niepewnościami. Sporządzono również wykresy Arrheniusa dla przewodnictw całkowitych. Porównanie uzyskanych wyników w różnych atmosferach oraz szerokim zakresie temperatur umożliwiło wyjaśnienie mechanizmów przewodzenia w materiale.

EN

The aim of the presented work was determination of electrical properties of oxide solid electrolyte of the formula Ba(Ce0.95Ti0.05)0.8Y0.2O3. Phase compositions of powder prepared by the mechanosynthesis method as well as of sintered bodies were confirmed by the X-ray diffraction technique (XRD). Material electrical properties were studied by electrochemical impedance spectroscopy in the frequency range of 0,1-107 Hz, the temperature range of 300-700 °C and different atmospheres: 10% hydrogen in argon, argon and 3000 ppm ammonia in helium. The analysis of experimental spectra was conducted by the method of fitting the best equivalent circuits. Basing on the specific conductivities results, Arrhenius plots were depicted, distinguishing the results obtained at high, medium and low frequencies. The activation energy values with uncertainties were calculated by means of linear regression analysis. The Arrhenius plots exhibiting total conductivities were also depicted. The comparison of the results obtained in different atmospheres and wide range of temperatures facilitated explanation of electrical conduction mechanisms in the investigated material.

Słowa kluczowe

PL

elektrolit stały; przewodnik superjonowy; przewodnik protonowy; ceran baru; elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna

EN

solid electrolyte; superionic conductors; protonic conductor; barium cerate; electrochemical impedance spectroscopy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 68, nr 2
• Strony: 140--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dziubaniuk M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Analitycznej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Wyrwa J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Analitycznej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Rękas M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Analitycznej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kubiak W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Analitycznej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Błach, A., Pasierb, P., Rękas, M.: Elektrochemiczny sensor amoniaku, Przegląd Elektrotechniczny, 10, (2010), 1-4.
• [2] Matskevich, N. I.: Enthalpy of formation of BaCe0.9In0.1O3-δ, J. Thermal Anal. Calorim., 90, (2007), 955-9558.
• [3] Kreuer, K. D., Adams, S., Munch, W., Fuchs, A., Maier, J.: Proton conducting alkaline earth zirconates and titanates for high drain electrochemical applications, Solid State Ionics, 145, (2001) 295-306.
• [4] Pasierb, P., Rękas, M.: Elektrochemiczne pompy i separatory wodoru, Materiały Ceramiczne, 61, 3, (2009), 159-172.
• [5] Pasierb, P., Wierzbicka, M., Rękas, M.: Electrochemical impedance spectroscopy of BaCeO3 modified by Ti and Y, J. Power Sources ,194, (2009), 31-37.
• [6] Kosacki, I., Tuller, H. L.: Mixed conductivity in SrCe0.95Yb0.05O3 protonic conductors, Solid State Ionics, 80, (1995), 223-229.
• [7] Bonanos, N: Transport properties and conduction mechanism in high temperature protonic conductors, Solid State Ionics, 53-56, (1992), 967-974.
• [8] Iwahara, H., Esaka, T., Uchida, H., Yamauchi, Y., Ogaki, K.: High temperature type protonic conductor based on SrCeO3 and its application to the extraction of hydrogen gas, Solid State Ionics, 18-19, (1986), 1003-1007.
• [9] Yajima, T., Iwahara, H.: Studies on behavior and mobility of protons in doped perovskite-type oxides: (I) in situ measurement of hydrogen concentration in SrCe0.95Yb0.05O3−α at high temperature, Solid State Ionics, 50, (1992), 281-286.
• [10] Liu, J. F., Nowick, A. S.: The incorporation and migration of protons in Nd-doped BaCeO3, Solid State Ionics, 50, (1992), 131-138.
• [11] Pasierb, P., Drożdż-Cieśla, E., Rękas, M.: Properties of BaCe1-xTixO3 materials for hydrogen electrochemical separators, J. Power Sources, 181, (2008), 17-23.
• [12] Pasierb, P., Drożdż-Cieśla, E., Gajerski, R., Łabuś, S., Komornicki, S., Rękas, M.: Chemical stability of Ba(Ce1-xTix)1-yYyO3”, J. Therm. Anal. Calorim., 96, (2009), 475-480.
• [13] Bogusz, W., Krok, F.: Elekrolity stałe - Własności elektryczne i sposoby ich pomiaru, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, (1995).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.