Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Transport properties of nanocrystalline and microcrystalline Gd-doped ceria

Baldinozzi G., Dolle M., Kusiński J., Petot C., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

483-486

EN

Electrical conductivity measurements of Gd-doped ceria polycrystals, sintered from different sources of submicronic powder, have allowed us to illustrate the influence of size scale on the ionic conductivity. In samples doped with 10 moles % Gd2O3. The ionic conductivity passes through a maximum for grain sizes included between 200 and 500 nm. Furthermore, for the nanocrystalline samples an enhancement of the ionic conductivity is observed when the amount of dopant increases.These results were analyzed according to XPS characterizations performed on polycrystal fracture surfaces. These analysis show a grain size dependent gadolinium segregation at the periphery of the grains, which decreases with grain size, but which depends also of both densification conditions and starting powders. It follows from this set of results that the maximum of ionic conductivity occurs for a mean enrichment at the periphery of the grains close to Gd/ Ce = 0.9.

PL

Polikrystaliczne probki CeO2 domieszkowane gadolinem spiekano z różnego rodzaju mieszanin nano- i mikroproszkow. Wyniki badań uzyskanych na próbkach zawierających 10% mol. Gd2O3 pokazują, że przewodnictwo jonowe osiąga maksimum w zakresie wielkości ziarna pomiędzy 200 do 300 nm. Ponadto wykazano, że w nanokrystalicznych próbkach wzrost przewodnictwa jonowego następuje wraz ze wzrostem zawartości domieszki, podczas gdy dla materiału gruboziarnistego przewodnictwo jonowe osiąga maksimum przy 10% mol. Gd2O3. Wyjaśniono to, jako efekt wpływu wielkości ziarna proszku na segregację Gd do zewnętrznych stref ziaren, co potwierdzono badaniami za pomocą techniki XPS na przełomach próbek.

2

Transport properties of nanocrystalline gadolinium-doped ceria

Baldinozzi G., Dolle M., Gosset D., Surble S., Kusiński J., Petot C., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

233-235

EN

Gd-doped ceria nanocrystalline powders (5, 7.5, 10 and 15 mol % GdĄ) having grain sizes smaller than 17 nm were prepared by the combustion technique. Polycrystalline samples were obtained by uniaxial hot pressing. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy. The final grain size, smaller than 100 nm, depends on the sintering conditions and on the amount of Gd. The transport properties of these polycrystalline specimens were studied by impedance spectroscopy. These results are compared to those obtained for microcrystalline samples and they show that the ionic conductivity of these materials goes through a maximum for a grain size in the range 300-500 nm. XPS analysis suggests that this behaviour is related to the segregation of Gd at the region near the grain surfaces, which is less pronounced when the grain size decreases.

PL

Nanokrystaliczne proszki tlenku ceru domieszkowanego Gd (5, 7.5, 10 i 15 mol % Gd203), o wielkościach krystalitów mniejszych niż 17 nm, wytworzono metodą syntezy. Polikrystaliczne próbki uzyskane w procesie jednoosiowego prasowania na gorąco poddano badaniom z wykorzystaniem technik dyfrakcji rentgenowskiej oraz obserwacji mikroskopowych TEM i SEM. Stwierdzono, iż końcowa wielkość ziarna, mniejsza niż 100 nm, uzależniona jest od warunków procesu spiekania oraz zawartości domieszki Gd. Własności przewodzące domieszkowanych tlenków określono z wykorzystaniem układu pomiarowego rejestrującego zmiany impedancji. Porównanie otrzymanych tą drogą wyników z wartościami uzyskanymi dla tlenków mikrokrystalicznych pozwoliło na stwierdzenie, iż maksymalne wartości przewodności jonowej uzyskuje się dla tlenków charakteryzujących się wielkością ziarna z zakresu 100-300 nm. Przeprowadzona analiza XPS sugeruje, że wynik taki jest skutkiem segregacji Gd (w okolicy powierzchni krystalitów), która jest mniej widoczna gdy maleje wielkość krystalitów.

3

Transport properties in calcium-doped cobalt oxide

Cieniek Ł., Kusiński J., Baldinozzi G., Petot C., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

242-246

EN

In this work, experimental data on electrical conductivity, Seebeck's effect and diffusion, of (Co,Ca)0 single crystals (0.26, 0.84, 2 and 4.43 mol % CaO), are discussed. For oxygen partial pressures higher than 10"3 atm, we have found a values close to those obtained for the undoped oxide. Furthermore, TLM and TEM examinations, coupled to EDS and EELS analyses, revealed the presence of Co304 precipitates, whose density increases with the amount of Ca. For p0 <10" atm, we have found electrical conductivity values lower than those obtained for pure CoO and an extrinsic behavior when the temperature decreases what can be explained by the presence of 4:1 clusters in defect's structure. We have also found that the presence of Ca leads to an increase of the chemical diffusion coefficient. Moreover, kinetic demixing experiments done under an electrical field have allowed us to show an enrichment of Ca content near the cathode. This unexpected result (DCa>DCo) obtained during experiment, indicates that correlation effects between Co and Ca cations, play a decisive role in diffusion processes in (Co,Ca)0.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzono analizę wyników badań eksperymentalnych przewodności elektrycznej, efektu Seebeck'a i dyfuzji, uzyskanych dla monokryształów (Co,Ca)0 (0.26, 0.84,21 4.43 mol % CaO), w oparciu o obserwacje mikroskopowe. Dla ciśnienia cząstkowego tlenu powyżej 10 -3 atm otrzymane wyniki ? są zbliżone do tych uzyskanych dla czystego CoO. Obserwacje mikroskopowe (TLM i TEM), połączone analizą EDS i EELS ujawniły obecność w strukturze tlenków wydzieleń Co304, która ilość wzrasta wraz ze wzrostem stężenia Ca. Dla po2<10-3 atm zaobserwowano wyraźny spadek przewodności elektrycznej w stosunku do czystego CoO, oraz ustalenie się wartości a ze spadkiem temperatury, co tłumaczyć można obecnością klastrów 4:1 w strukturze defektów. Stwierdzono również, że obecność Ca powoduje wzrost współczynnika dyfuzji chemicznej Przeprowadzony eksperyment wymiany kinetycznej w polu elektrycznym pozwolił na ujawnienie zwiększonej koncentracji domieszki Ca po stronie katody. Zaskakujący wynik uzyskany na drodze eksperymentu (DCa>DCo), wskazuje na istotny wpływ wzajemnych oddziaływań pomiędzy kationami Co i Ca, na procesy dyfuzyjne tlenków (Co,Ca)0.

4

Influence of calcium on the transport processes in nickel oxide: Consequence in nickel oxidation

Halem N., Cieniek Ł., Baldinozzi G., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

774-777

EN

The present study is concerned with the effect of CaO sputter-coatings on the oxidation behaviour of Ni polycristals. The experiments were performed in air, in the temperature range 800°-1200°C. Below 1200°C, CaO coatings reduce the oxidation rate, while there is no significant effect at 1200 °C. The oxidized specimens were examined by SEM, by X-Ray diffraction and by EPMA depth profiling to evaluate the scale composition. Furthermore, to get a better insight regarding the transport processes involved during oxidation, electrical conductivity measurements and kinetic demixing studies were carried out on Ca-doped NiO single crystals. It appears from this set of results, that the key features allowing to explain the effect of CaO-coatings on the oxidation rate of Ni are the influence of calcium on the increase of the dissociation pressure of NiO which delays the oxidation of nickel, the kinetic demixing of the cations which controls the distribution of CaO precipitates in the scale, responsible of blocking effects for diffusion, and the increase of the diffusion coefficient of both the cations and the cationic vacancies which control the scale growth and which play a decisive role at high temperature, when the scale growth is dominated by lattice diffusion.

PL

W ramach niniejszej pracy przeprowadzono analizę wpływu zastosowania powłoki CaO na proces utleniania polikryształu Ni. Badania eksperymentalne przeprowadzono w atmosferze powietrza, dla zakresu temperatur 800°-1200°C. Dla temperatur poniżej 1200°C, stwierdzono, iż naniesiona na powierzchnię niklu powloką CaO powoduje obniżenie szybkości utleniania, podczas gdy dla temperatury 1200°C nie obserwowano istotnych zmian. Poddane obróbce próbki przeanalizowano następnie za pomocą technik SEM, rentgenowskiej analizy fazowej oraz wykreślono dla nich profile koncentracji Ca w funkcji odległości od powierzchni. Dla dokładniejszej analizy własności transportowych w warstewce NiO wykonano pomiary przewodności elektrycznej oraz przeprowadzono eksperyment wymiany kinetycznej dla domieszkowanych Ca monokryształów NiO. Na podstawie tych eksperymentów stwierdzono, że domieszka Ca wpływa na wzrost prężności rozkładowej NiO, spowalnia utlenianie niklu oraz wymianę kinetyczną kationów, co wpływa na rozmieszczenie wydzieleń CaO w warstewce tlenkowej oraz prowadzi do wzrostu wartości współczynników dyfuzji (kationów i defektów jonowych). Efekt ten odgrywa decydującą rolę w wysokich temperaturach, gdy wzrost warstwy tlenkowej następuje na drodze dyfuzji sieciowej.