Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effects of the nickel oxalate precursor and SPS consolidation process on properties of Ni/Al2O3 composites

Golonka A., Drożdż-Cieśla E., Moskała N., Pyda W.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 2

227--234

EN

A precipitation-calcination method based on nickel oxalate reduction was used to obtain nickel nanoparticles dispersed within alumina powder. The powder was SPS consolidated to manufacture Ni/Al2O3 composites, containing a nickel additive of 1.7 vol.% and 10 vol.%. Two ways of incorporation of the nickel oxalate particles into the alumina powder were applied: (i) attrition milling assisted dispersion of a mixture of the dried powder of precipitation derived nickel oxalate and the alumina one in ethanol, (ii) direct precipitation of nickel oxalate on alumina particles. The SPS sintering of the studied powders was carried out for 7 min at 1400 °C under a pressure of 20 MPa in an argon atmosphere with purity 5.0 (99.999%). XRD and TEM measurements were performed to characterize the phase composition and morphology of the powders, respectively. XRD, microstructural (SEM/EDS) and mechanical tests were carried out for sintered bodies. It has been stated that agglomerated nanoparticles of nickel oxalate were the precursor of nano-nickel in the studied Ni-alumina powders. The way of incorporation of the nickel oxalate precursor and SPS sintering influenced the microstructure and properties of the Ni/Al2O3 composites. The segregation of nickel enhanced with the SPS sintering has been detected in the composite microstructure. The Ni/Al2O3 composites showed increased hardness, fracture toughness and abrasive resistance when compared to alumina with no nickelic particles.

PL

Metoda strącania szczawianu niklu i jego prażenia w warunkach redukcyjnych została wykorzystana do otrzymania nanocząstek niklu rozproszonych w proszku tlenku glinu. Proszek ten konsolidowano za pomocą metody SPS, aby wytworzyć kompozyty Ni/Al2O3, zawierające 1,7% obj. i 10% obj. niklu. Zastosowano dwa sposoby wprowadzania cząstek szczawianu nikli: (1) rozpraszanie mieszaniny strąconego i wysuszonego proszku szczawianu niklu w proszku Al2O3, wspomagane mieleniem atrycyjnym w etanolu, (2) bezpośrednie strącanie szczawianu niklu na cząstkach tlenku glinu. Spiekanie SPS badanych proszków przeprowadzono w 1400 °C przez 7 min, stosując ciśnienie 20 MPa i atmosferę argonu o czystości 99,999%. Rentgenowską analizę fazową i mikroskopię transmisyjną wykorzystano do określenia odpowiednio składu fazowego i morfologii proszków. Rentgenowską analizę fazową, badania mikrostrukturalne metodą mikroskopii skaningowej połączonej z EDS i badania właściwości mechanicznych przeprowadzono w przypadku spieczonych materiałów. Stwierdzono, że zaglomerowane nanocząstki szczawianu niklu stanowiły prekursor nanocząstek niklu w badanych proszkach tlenku glinu. Mikrostruktura i właściwości kompozytów Ni/Al2O3 były zależne od sposobu wprowadzania prekursora szczawianowego i zastosowanej metody spiekania (SPS). Zaobserwowano segregację niklu w mikrostrukturze kompozytów, wzmocnioną spiekaniem w warunkach SPS. Kompozyty Ni/Al2O3 pokazały zwiększoną twardość, odporność na pękanie i odporność na zużycie ścierne w porównaniu z tlenkiem glinu bez wtrąceń niklowych.

2

Anode materials for solid oxide fuel cells

Haberko K., Drożdż-Cieśla E., Jasiński M., Radecka M., Rękas M.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 1

147-150

EN

The ceramic-metal composites (cermets) containing yttria-stabilized zirconia, YSZ, and Ni particles are commonly used as anode materials in solid oxide fuel cells. The long-term performance of fuel cells is strictly related to both the structural and electrical properties of anode materials. The chemical composition and preparation method are key to achieving high mixed electrical conductivity and high activity of electrochemical reactions and hydrocarbon fuel reforming. The materials containing 8 mol.% yttria-stabilized zirconia and Ni were prepared by co-precipitation method. The structure of the materials was characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and porosity studies. The coefficient of thermal expansion (CTE) was determined via a dilatometric method. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to determine electrical conductivity.

PL

Kompozyty ceramiczno-metaliczne (cermety), zawierające dwutlenek cyrkonu stabilizowany Y2O3 (YSZ) i cząstki Ni są powszechnie wykorzystywane jako materiał anodowy w stałotlenkowych ogniwach paliwowych. Długoterminowe osiągi ogniw paliwowych są ściśle związane zarówno ze strukturą, jak i z elektrycznymi właściwościami materiałów anodowych. Skład chemiczny i metoda wytwarzania stanowią klucz do osiągnięcia wysokiej, mieszanej przewodności elektrycznej i wysokiej aktywności reakcji elektrochemicznych oraz reformingu paliwa węglowodorowego. Materiały zawierające Ni i dwutlenek cyrkonu stabilizowany 8 % mol. Y2O3 wytworzono metodą współstrącania. Budowę materiałów scharakteryzowano za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD), elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) i badań porowatości. Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) określono metodą dylatometryczną. Elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną (EIS) wykorzystano do określenia przewodności elektrycznej.

3

Synthesis of ceria-based nanopowders suitable for manufacturing solid oxide electrolytes

Dudek M., Mróz M., Zych Ł., Drożdż-Cieśla E.

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 2

319--329

EN

Co-precipitation method and hydrothermal synthesis were used to fabricate nanopowders of pure CeO2 and singly or co-doped ceria materials in the CeO2-Sm2O3-Y2O3 or CeO2-Gd2O3-Sm2O3 systems. All sintered powders and samples were found to be pure CeO2 and ceria-based solid solution of fluoritetype structure. The surface areas of CeO2-based nanopowders were measured by the one-point BET method. The morphologies of powders were observed by means of transmission electron microscopy. Particle sizes of ceria powders synthesised by the hydrothermal method ranged from 9 to 15 nm, the particle sizes of powders calcined at 800 oC ranged from 13 to 26 nm. The TEM observations indicated that all CeO2-based powders consisted of isometric in shape and agglomerated particles. Scanning electron microscope was used to observe the microstructure of the sintered samples. Electrical conductivity was studied by the a.c. impedance spectroscopy in the temperature range 200-700 oC. The oxygen transference number was determined from EMF measurements of oxide galvanic cells. It was found that codoped ceria materials such as Ce0.8Sm0.1Y0.1O2 or Ce0.85Gd0.1Sm0.05O2 seem to be more suitable solid electrolytes than singly-doped ceria Ce1-xMxO2 (M - Sm, Gd, Y, x = 0.15 or 0.20) for electrochemical devices working in the temperature range 600-700 oC.