Przydatność metody Pechiniego do wytwarzania materiałów elektrolitycznych z układu CeO2-M2O3-CaO (M= Sm, Gd)

• Autorzy: Dudek M. , Raźniak A. , Trybalska B.

Warianty tytułu

EN

Usefulness of Pechinni Process to fabrication ceramic electrolytes from CeO2-M2O3-CaO (M = Sm,Gd ) system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy scharakteryzowano właściwości proszków zawierających CeO2 w układzie CaO-CeO2-M2O3 (M = Sm, Gd) pod kątem przydatności ich do wytwarzania gazoszczelnych elektrolitów tlenkowych pracujących w temperaturach od 600-700°C. Jednofazowe proszki CeO2 oraz roztwory stałe Ce0.9Ca0.1O2, Ce0.8M0.2O2, Ce0.8M0.1Ca0.1O2 (M = Gd, Sm) syntezowano metodą Pechiniego. Stwierdzono, że próbki Ce0.8Sm0.1Ca0.1O2 oraz Ce0.8Gd0.1Ca0.1O2, charakteryzują się nieco wyższymi wartościami przewodności jonowej w temperaturach 600-700°C niż spieki tlenku ceru (IV) domieszkowanego tylko gadolinem lub samarem przy tej samej zawartości domieszki tj. Ce0.8M0.2O2, (M = Gd, Sm). Zbadano kompatybilność chemiczną tych elektrolitów względem materiałów elektrodowych zawierających min. Sm0.5Sr0.5CoO3 czy LaCr0.8M0.2O2, M = Ca, Sr. Przeprowadzone badania właściwości proszków oraz spieków z układu CeO2-M2O3-MO, M = Sm, Gd wskazują na możliwość otrzymywania gazoszczelnych elektrolitów stałych mogących znaleźć zastosowanie w konstrukcji sensorów diagnostyki pokładowej OBD, ogniw paliwowych typu IT- SOFC, czy reaktorów chemicznych służących do konwersji paliw.

EN

Samples of CeO2, Ce0.9Ca0.1O2, Ce0.8M0.2O2, Ce0.8M0.1Ca0.1O2, where M = Sm, Gd were sintered from fine powders obtained by Pechinni process. The preparation method and microstructure of samples are presented and discussed. All powders and sinters were found to be pure ceria or ceria-based solid solutions of the fluorite type structure. The scanning electron microscopy was used to observe the microstructure of sintered samples. The results of electrical properties of the samples investigated by arc impedance spectroscopy in the temperature range 200-700°C and frequency range 10(-2) -10(7) Hz are also presented and discussed. The electrical properties of ceria samples co-doped are found to be improved. The best oxygenion conductivity was found for Ce0.8Sm0.1Ca0.1O2. The Ce0.8M0.1Ca0.1O2 M = Sm, Gd samples seem to be more suitable solid electrolytes than Ce0.8M0.2O2, M = Sm, Gd for application in solid oxidefuel cells, OBD gas sensors or other electrochemical devices operating in 600-800°C temperature range.

Słowa kluczowe

PL

metoda Pechiniego; materiały elektrolityczne; proszki CeO2

EN

Pechinni process; ceramic electrolytes

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 60, nr 3
• Strony: 113--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Dudek M.

autor

Raźniak A.

autor

Trybalska B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Advances in Ceramics, Science and Technology of Zirconia tom 1-5, 1982-1993.
• [2] J. Fergus, Journal of Power Sources 162 (2006) 30-40.
• [3] M.S. Haile, Materials Today 6 (2003) 24-29.
• [4] V.V. Kharton, Solid State lonics 174 (2004) 135-149.
• [5] S. Badwal , Solid State lonics 143 (2001) 39-46.
• [6] P. Knauth, H. Tuller, Journal of the American Ceramic Society 85(2002)1654-80.
• [7] V. Kharton, et all, Journal of Solid State Electrochemistry 3 (1999)61-70.
• [8] S.P.S Badwal, Solid State lonics 143 (2001) 39-46.
• [9] B.C.H. Steele, Solid State lonics 86-88 (1996) 1223-1234.
• [10] Ch. Milliken, S.Guruswamy, Journal of the American Ceramic Society 85(2002) 2479-86.
• [11] J. Molenda, Materials Science- Poland 24 (2006) 5-11.
• [12] V.V. Kharton, F.M. Figuerido, L. Navarro, et all, Journal of Materials Science 36 (2001) 1105-1117.
• [13] H. Inaba, H. Tagawa, Solid State lonics 83 (1996) 1-16.
• [14] J.C. Abrantes, D. Perez-Coll, P. Nuntez, J. Frade, Electrochemica Acta 48 (2003) 2761-2766.
• [15] J. Yi, Y. Zuo, W. Liu, L. Winnbust, Ch. Chen, Journal of Membrane Science 280 (2006) 849-855.
• [16] H. Yahiro, T. Ohuchi, K. Eguchi, Journal of Materials Science 23(1988)1036-41.
• [17] V. Kharton, Marques F., Atkinson A., Solid State lonics 174 (2004) 135-149.
• [18] G. Jung, T. Huang, Journal of Materials Science 38 (2003) 2461-2468.
• [19] D.K. Hohnke, Solid State lonics 5 (1981) 531-534.
• [20] D.J. Kim, Journal of the American Ceramic Society 72 (1989) 1415-21.
• [21] J. van Herle, D. Senevirante, Journal of the European Ceramic Society 19 (1999) 83.
• [22] X. Sha, Z. Lu, X. Huang, J. Miao, Z. Liu, X. Xin, Journal of Alloys and Componds 433 (2007) 274-278.
• [23] M. Dudek, W. Bogusz, Ł. Zych, B. Trybalska, Solid State lonics 179 (2008) 164-167.
• [24] N. Kim, D. Lee, Journal of Power Sources 90 (2000) 139-143.
• [25] F.Y. Wang, S. Chen, S. Cheng, Electrochemistry Communications 6 (2004) 743-746.
• [26] F.Y. Wang, S. Chen, Q. Wang, S. Yu, S. Cheng, Catalysis Today 97 (2004) 189-194.
• [27] M. Dudek, Journal of the European Ceramic Society, 5 (2008) 961-971.
• [28] W. Huang, P. Shunk, M. Grennblatt, Solid State lonics 113-115 (1998)305-310
• [29] M. Dudek, J. Molenda, Materials Science 24 2006, 45-52.
• [30] J. Ma, T.S. Zhang, L.B. Kong, P. Hing, Y. J. Leng, S.H. Chan, Journal of the European Ceramic Society 24 (2004) 2641-2648.
• [31] R. Chockalingam, R.W. Amarakoon, H. Giesche, Journal of the European Ceramic Society, 28 (2008) 959-963.
• [32] E. Chinarro, J.R. Jurado, M.T. Colomer, Journal of the European Ceramic Society 27 (2007) 31619-31623.
• [33] H. Zhang, X. Fu, S. Niu, Q. Xin, Journal of Luminescence, 128, (2008), 1348-1352.
• [34] D. Hreniak, Wiadomości Chemiczne 2 2005, 125-137.
• [35] R.D. Shannon, C.T. Prewitt, Effective łonie Radii in Oxides and Fluorides Acta Crystalographica B25 (1969) 925.