Otrzymywanie i właściwości elektryczne roztworów stałych w układzie Y2O3 - ZrO2 - CeO2

• Autorzy: Bućko M.M , Fuć P. , Gajerski R. , Wojciechowski K.

Warianty tytułu

EN

Preparation and electrical properties of Y2O3 - ZrO2 - CeO2 solid solution

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Roztwory stałe na bazie dwutlenku ceru są alternatywne w stosunku do dwutlenku cyrkonu jako tworzywa na elementy przewodzące w urządzeniach elektrochemicznych pracujących w temperaturach nie wyższych niż 800 stopni C. Szereg niekorzystnych właściwości tworzyw na bazie dwutlenku ceru można poprawić poprzez wprowadzenie do jego struktury obcych kationów. Celem prezentowanej pracy jest otrzymanie roztworów stałych dwutlenku cyrkonu oraz tlenku itru w dwutlenku ceru w postaci gęstych spieków a także określenie ich właściwości elektrycznych, przede wszystkim przewodnictwa jonowego. Sporządzono trzy proszki dwutlenku ceru zawierające stałą ilość dwutlenku cyrkonu oraz zróżnicowaną ilość tlenku itru. Właściwości elektryczne gęstych spieków otrzymanych z tych proszków badano dwoma metodami: stałoprądową metodą czterosondową oraz zmiennoprądową metodą spektroskopii impedancyjnej. W obydwu przypadkach określono temperaturowe zależności przewodnictwa oraz jego energię aktywacji. Stwierdzono, że dobre właściwości przewodzące otrzymanych materiałów w stosunkowo niskich temperaturach związane są zarówno ze zdefektowaniem sieci tlenowej spowodowanej wprowadzeniem tlenku itru jak i z modyfikacją granic międzyziarnowych.

EN

Ceria based solid solutions are alternative materials against fully stabilized zirconia as a solid electrolyte in electrochemical devices applied at temperatures above 800 Celsius degrees. Some disadvantages of the ceria based electrolyte can be eliminated by introduction of other cations into the ceria structure. The aim of the present paper is to prepare dense materials in the Y2O3 - ZrO2 - CeO2 system and to examine their electrical properties. The materials with constant amount of zirconia and variable amount of yttria were prepared. Electrical properties of these solid solutions were investigated using dc four-probe and ac impedance spectroscopy methods. Temperature dependence and activation energy of the ionic conductivity were determined. It was stated that good conduction properties of prepared materials at moderate temperatures are connected to modification of their grain boundary.

Słowa kluczowe

PL

roztwory stałe; właściwości elektryczne; dwutlenek cyrkonu; tlenek itru; dwutlenek ceru

EN

solid solutions; electrical properties; zirconium dioxide; yttrium oxide; cerium dioxide

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 56, nr 4
• Strony: 154--159
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bućko M.M

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Fuć P.

• Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Politechnika Poznańska

autor

Gajerski R.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

autor

Wojciechowski K.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• [1] O. Tillement: Review: Solid stare ionics electrochemical devices: Solid State Ionics. 68 ( 1994) 5-34.
• [2] B.C.H. Steel: Materials for IT-SOFC stacks: Solid Stare Ionics 134 (2000) 3-10.
• [3] H. Inaba, H. Tagawa: Review: Ceria-based solid electrolytes: Solid State Ionics. 83 ( 1996) 1-16.
• [4] M. Mogense, N.M. Sammes, G.A. Tompsett: Physical. chemical and electrochemical properties of pure and doped ceria; Solid State Ionics. 129 (2000) 63-94.
• [5] D. Hirabayashi, A. Tomita, M.E. Brito, T. Hibino, U. Harada, M. Nagao, M. Sano: Solid oxide fuel cells Operating without using an anode material: Solid Stale Ionics. 168 (2004) 23-29.
• [6] T. Norby, Y. Larin: Mixed hydrogen ion-electronic conductors for hydrogen permable membranes; Solid State Ionics. 136-137 (2000) 139-148.
• [7] N. Maffei, A.K. Kuriakose: Solid oxide fuel cells of ceria doped gadolinum and praseodymium: Solid State Ionics, l07 (1998) 67-71.
• [8] W. Bogusz, F. Krok: Elektrolity Stałe. WNT. Warszawa 1995.
• [9] J.E. Bauerle: Study of solid electrolyte polarization by a complex admittance method; J. Phys. Chem. Solids, 30 (1969) 2657-2670.