Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kompozytowe elektrody dla ogniw SPCFC

Skubida W., Cichy K., Świerczek K.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 2

138--151

PL

Celem niniejszej pracy było opracowanie kompozytowych elektrod dla ogniw SPCFC (ang. symmetrical proton ceramc fuel cell). W pracy zaprezentowano wyniki badań strukturalnych dwóch związków zsyntezowanych metodą wysokotemperaturowej reakcji w fazie stałej: materiału elektrolitowego Ba0,9La0,1Zr0,25Sn0,25In0,5O3−δ oraz elektrodowego SrFe0,75Mo0,25O3-δ. Niezależnie od warunków syntezy, oba tlenki przyjęły strukturę krystaliczną perowskitu prostego (grupa przestrzenna Pm-3m). Na drodze wysokotemperaturowych pomiarów dyfrakcyjnych wykazano również, że symetria Pm-3m dla obu związków utrzymuje się w całym analizowanym zakresie temperatur, tj. od 25 °C do 900 °C. Wartości współczynników rozszerzalności termicznej wyniosły dla elektrolitu i elektrody odpowiednio 12,4(2)∙10-6 K-1 i 18,5(4)∙10-6 K-1. Przedstawione zostały również wyniki elektrochemicznych pomiarów przewodnictwa gęstego spieku materiału elektrolitowego (ponad 95% gęstości teoretycznej) oraz ogniwa z kompozytowymi elektrodami w układzie symetrycznym, skonstruowanego w oparciu o badane materiały ceramiczne. Badania przeprowadzono w atmosferach nawilżonego powietrza syntetycznego i mieszaniny

EN

The main aim of this work was to develop composite electrodes for SPCFC (Symmetrical Proton Ceramic Fuel Cell). The paper presents the results of structural studies of two compounds synthesized by the solid state high-temperature reaction: electrolyte Ba0.9La0.1Zr0.25Sn0.25In0.5O3-δ and electrode SrFe0.75Mo0.25O3-δ. Regardless of the synthesis conditions, both oxides adopted the cubic perovskite crystalline structure (space group Pm-3m). By means of high-temperature diffraction measurements, it was also shown that Pm-3m symmetry for both compounds is maintained throughout the analyzed temperature range, i.e. from 25 °C to 900 °C. The values of coefficients of thermal expansion were calculated to be 12.4(2)∙10-6 K-1 and 18.5(4)∙10-6 K-1 for the electrolyte and the electrode, respectively. The results of electrochemical measurements of conductivity of dense electrolyte material sinter (above 95% of theoretical density) and a cell with composite electrodes in a symmetrical system constructed on the basis of studied ceramics are also presented. The tests were carried out in atmospheres of humidified synthetic air and Ar/H2 mixture. The total cell conductivity was 3.80•10-4 S•cm-1 at 500 °C.

2

Anisotropy of thermal expansion of 3Y-TZP, α-Al2O3 and composites from 3Y-TZP/α-Al2O3 system

Grabowski G., Lach R., Pędzich Z., Świerczek K., Wojteczko A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 1

188--197

EN

The work deals with determining of lattice parameters (not present in the literature till now) in the temperature range of 295–1473 K for tetragonal zirconia polycrystals, stabilized with 3 mol.% of yttria and for corundum (α-Al2O3). Basing on lattice parameters changes with temperature, thermal expansion coefficients for 3Y-TZP and α-Al2O3 monocrystals along a and c crystallographic axis were determined. The calculated values of axial coefficients of thermal expansion were used for creation of a micromechanical model for simulation of thermal expansion of materials, constituting the real microstructures of composites from 3Y-TZP/α-Al2O3. The results of simulations were compared with thermals expansion coefficients, determined by dilatometric measurements and performed for real composites.

3

Wpływ składu chemicznego na spiekalność i przewodnictwo jonów litu w La2/3-xLi3xTiO3 – ceramicznym elektrolicie stałym o strukturze perowskitu

Polczyk T., Zając W., Świerczek K.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

28--32

PL

Wydajność nowej generacji akumulatorów litowych typu all-solid-state, które w przyszłości mogą stać się bezpieczniejszą alternatywą dla tradycyjnych akumulatorów Li-ion, będzie zależała m.in. od możliwości zastosowania elektrolitów stałych o wysokim przewodnictwie jonowym. Transport jonów w polikrystalicznych spiekach jest złożonym zjawiskiem, na które wpływają zarówno ruchliwość i koncentracja nośników w sieci krystalicznej, jak i opór granic międzyziarnowych oraz porowatość spieków. Niniejsza praca dotyczy związku pomiędzy składem chemicznym i gęstością względną a przewodnictwem jonowym materiałów z grupy tlenków o strukturze perowskitu La2/3-xLi3xTiO3, wykazujących wysoką ruchliwość jonów litu już w temperaturze pokojowej. Przy użyciu techniki dylatometrycznej wykazano, że w badanym układzie proces reaktywnego spiekania rozpoczyna się powyżej 1000 °C, a całkowity skurcz spiekania, jak i jego dynamika silnie zależą od składu chemicznego spieków; wzrost zawartości litu powoduje wzrost szybkości spiekania i skutkuje większymi wartościami końcowej gęstości względnej. Jednoczesny wpływ koncentracji nośników ładunku w podsieci litu w strukturze krystalicznej La2/3-xLi3xTiO3 i porowatości uzyskiwanych spieków prowadzi do maksymalnej wartości przewodnictwa jonowego wynoszącej 3,5•10-5 S•cm-1 w temperaturze pokojowej dla materiału o składzie La0,59Li0,24TiO3.

EN

Efficiency of a new generation all-solid-state lithium batteries, which in the future have a chance to become a safer alternative for conventional Li-ion batteries, depends, among others, on availability of high ionic conductivity solid electrolytes. Ion transport in a polycrystalline solid is a complex phenomenon affected by mobility and concentration of charge carriers in the crystal lattice as well as the grain boundary resistance and porosity of the sintered body. This work reports on relation between chemical composition, relative density and ionic conductivity in a La2/3-xLi3xTiO3 perovskite-structured oxide which exhibits high lithium-ion mobility already at room temperature. Using a dilatometry technique, it is shown that reactive sintering commences above 1000 °C in the studied system, and the total shrinkage and dynamics of sintering strongly depends on the lithium content – more lithium causes the sintering rate and final relative density increased. Simultaneous effects of the concentration of charge carriers in the lithium sublattice of the La2/3-xLi3xTiO3 crystal structure and the porosity of sintered materials lead to maximum ionic conductivity of 3.5•10-5 S•cm-1 at room temperature for the La0,59Li0,24TiO3 composition.

4

Struktura, spiekalność i właściwości transportowe protonowo przewodzących ceramik Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ (Ln: wybrane lantanowce)

Skubida W., Olszewska A., Niemczyk A., Cichy K., Zientara D., Świerczek K.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 1

18--27

PL

Niniejsza praca przedstawia analizę wybranych właściwości fizykochemicznych niestechiometrycznych tlenków perowskitowych z grupy Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ (gdzie Ln: La, Pr, Gd), wykazujących w nawilżonej atmosferze w temperaturach rzędu 400 °C i więcej przewodnictwo protonowe. Dokonano doboru składu chemicznego materiałów z rozważanej grupy, uwzględniając wartość współczynnika tolerancji Goldschmidta t, oczekiwaną wielkość niestechiometrii w podsieci tlenu δ oraz różnicę elektroujemności pomiędzy pierwiastkami obsadzającymi podsieci kationowe A i B w ABO3-δ. Wyniki pomiarów materiałów jednofazowych wykonane metodą rentgenografii strukturalnej z analizą Rietvelda pozwoliły w szczególności na określenie korelacji pomiędzy składem chemicznym, temperaturą wygrzewania i strukturą krystaliczną oraz rozmiarem krystalitów. Ponadto określono wpływ temperatury kalcynacji i dodatku In2O3 lub lepiszcza organicznego na spiekalność Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ. Pomiary właściwości transportowych wybranych materiałów, wykonane w różnych atmosferach, tj. powietrza suchego i powietrza nawilżanego 3% obj. H2O lub D2O, umożliwiły wyznaczenie składowej protonowej przewodnictwa elektrycznego. Uzyskane wyniki wskazują na potencjalną możliwość zastosowania rozważanych związków jako elektrolitów lub materiałów elektrodowych w przewodzących protonowo ogniwach typu SOFC lub elektrolizerach SOEC.

EN

This paper presents analysis of selected physicochemical properties of non-stechiometric perovskite-type oxides from the Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ group (where Ln: La, Pr, Gd) that in a humidified atmosphere at high temperatures around 400 °C and more show proton conductivity. Selection of chemical composition in the considered group was done by taking into account the calculated Goldschmidt’s tolerance factor, the expected oxygen non-stoichiometry and the difference of the electronegativity between the B- and A-site cations in ABO3-δ. In particular, the obtained results for single-phase materials using X-ray diffraction with Rietveld analysis made it possible to determine the correlation between the chemical composition, annealing temperature, crystalline structure and the grain size in the considered group of oxides. Moreover, the influence of calcination temperature and addition of In2O3 or organic binder on sinterability of the samples was determined. Transport properties measurements of selected materials, which were carried out in different atmospheres (i.e. dry air, wet air with 3 vol.% H2O or D2O) allowed us to determine proton component of the conductivity. The obtained results indicate a potential application of the studied compounds as electrolytes or electrode materials in proton-conducting solid oxide fuel cells (SOFC) or electrolysers (SOEC).

5

Photosensitization of TiO2 P25 with CdS Nanoparticles for Photocatalytic Applications

Trenczek-Zając A., Banaś J., Świerczek K., Zazakowny K., Radecka M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

841--849

EN

A TiO2/CdS coupled system was prepared by mixing the TiO2 P25 with CdS synthesized by means of the precipitation method. It was found that the specific surface area (SSA) of both components is extremely different and equals 49.5 for TiO2 and 145.4 m2·g-1 for CdS. The comparison of particle size distribution and images obtained by means of transmission electron microscopy (TEM) showed agglomeration of nanocomposites. X-ray diffraction (XRD) patterns suggest that CdS crystallizes in a mixture of cubic and hexagonal phases. Optical reflectance spectra revealed a gradual shift of the fundamental absorption edge towards longer wavelengths with increasing CdS molar fraction, which indicates an extension of the absorption spectrum of TiO2. The photocatalytic activity in UV and UV-vis was tested with the use of methyl orange (MO). The Langmuir–Hinshelwood model described well the photodegradation process of MO. The results showed that the photocatalytic behaviour of the TiO2/CdS mixture is significantly better than that of pure nanopowders.

6

Właściwości fotokatalityczne nanokompozytów CdS/TiO2

Trenczek-Zając A., Banaś J., Świerczek K., Zazakowny K., Radecka M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

177-181

PL

Nanokompozyty CdS/TiO2 otrzymano poprzez zmieszanie komercyjnego nanoproszku TiO2 P25 z proszkiem CdS, który zsyntezowano metodą strącania osadu. Z przeprowadzonych badań wynika, że powierzchnia właściwa proszków (SSA) zmienia się w szerokim zakresie od 49,5 m2•g-1 dla TiO2 aż do 145,4 m2•g-1 dla CdS. Porównanie rozmiarów cząstek na podstawie analizy rozkładu wielkości ziaren przeprowadzonej metodą dynamicznego rozpraszania światła (DLS) oraz obserwacji obrazów uzyskanych metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) wykazało, że materiały są zaglomerowane. Dyfrakcja promieniowania X (XRD) sugeruje, że siarczek kadmu krystalizuje jako mieszanina faz regularnej i heksagonalnej. Spektralna zależność współczynnika odbicia światła wykazała w przypadku nanokompozytów obecność krawędzi absorpcji podstawowej charakterystycznych dla TiO2 i CdS. Aktywność fotokatalityczna nanoproszków CdS/TiO2 w świetle UV-vis badana była poprzez rozkład oranżu metylowego (MO). Wyniki pomiarów wykazały, że następuje znacząca poprawa aktywności fotokatalitycznej w zakresie światła widzialnego dla nanokompozytów TiO2/CdS w porównaniu z czystymi nanoproszkami TiO2 lub CdS.

EN

CdS/TiO2 nanocomposites were prepared as a mixture of commercially available TiO2 P25 nanopowder with CdS nanopowder which has been synthesised with the use of the precipitation method. Based on the measurements it has been found that the specific surface area (SSA) changed in a wide range from 49.5 m2•g-1 up to 145.4 m2•g-1 for TiO2 and CdS, respectively. Particle size distributions obtained by dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) images revealed agglomeration. X-ray diffraction patterns (XRD) suggested crystallization of CdS as a mixture of two phases: cubic and hexagonal. In the case of nanocomposites, spectral dependence of diffused reflectance spectra exhibited the presence of fundamental absorption edges being characteristic for both CdS and TiO2. Photocatalytic activity of CdS/TiO2 in the UV-vis light was tested with the use of methyl orange (MO). Based on the photocatalytic experiment it is concluded that the photocatalytic activity of the TiO2/CdS mixture has been significantly improved in comparison with pure TiO2 or CdS nanopowders.

7

Wpływ obecności jonów miedzi w strukturze spinelu Li4Ti5O12 na jego właściwości elektrochemiczne

Olszewska D., Drobniak A., Zając W., Świerczek K., Molenda J.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 3

316--320

PL

Ogniwa litowe zostały opracowane w latach 70. XX wieku przez Whittinghama. Wtedy jako anodę stosowano lit metaliczny. Obecnie lit zastępowany jest najczęściej przez grafit. Chociaż anody węglowe są o wiele bardziej stabilne w porównaniu z metalicznym litem, to poszukiwane są alternatywne materiały, które mogą zastąpić grafit. Wśród nich jest LTO - spinel Li4Ti5O12. Właściwości elektrochemiczne LTO mogą być zmieniane przez domieszkowanie jonami metali przejściowych takich jak: Ni3+, Co3+, Fe3+, Mn3+, V5+. Głównym celem tej pracy jest badanie wpływu obecności jonów miedzi na strukturę i właściwości modyfikowanego spinelu. Domieszkowane materiały zostały przygotowane metodą stałotlenkową. Scharakteryzowano je pod względem składu fazowego, struktury krystalicznej oraz pojemności w cyklach ładowania/rozładowania. Badania wykazały, że stosując metodę wysokotemperaturowej reakcji w fazie stałej można uzyskać zróżnicowane pod względem zawartości faz Li4-xCuxTi5O12, TiO2 oraz Li2TiO3 materiały o strukturze spinelu. Niektóre z tych materiałów wykazały stabilną pojemność, jednak znacznie odbiegającą od pojemności teoretycznej, dla początkowych cykli ładowania i rozładowania. Jednak uzyskanie materiału tego typu o zbliżonej charakterystyce, ale pod znacznie większymi obciążeniami, wymaga jednak dalszej optymalizacji.

EN

Lithium cells have been developed in the 70's of the 20th century by Whittingham. At that time, a lithium metal anode was used. Currently, the lithium is replaced by graphite. Although the carbon anodes are much more stable when compared to metallic lithium, alternative materials are searched to replace graphite. Spinel lithium titanium, Li4Ti5O12 (LTO) is among them. Electrochemical LTO can be changed by doping with transition metal ions such as Ni3+, Co3+, Fe3+, Mn3+ and V5+. The main objective of this work is to study the impact of the presence of copper ions on the structure and properties of the modified spinel. Doped materials have been prepared by the solid oxides method. The materials were characterized in terms of phase composition, crystalline structure and capacity of charge/discharge cycles. Studies have shown that, using the method of high-temperature solid-phase reactions, spinel structured materials can be obtained that are diverse in terms of the phase content of Li4-xCuxTi5O12, TiO2 and Li2TiO3. Some of these materials have shown a stable capacity, but significantly different from the theoretical values, for the initial charging and discharging cycles at a relatively low speed. However, material of this type with similar characteristics but working under higher loads requires further study.

8

Materiały ceramiczne z grupy perowskitów podwójnych na bazie BaYMn2O5+δ dla technologii magazynowania tlenu

Klimkowicz A., Zheng K., Fiołka G., Świerczek K.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 1

92--96

PL

W niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę właściwości strukturalnych, oraz wyniki badań pojemności magazynowania tlenu, materiałów ceramicznych z grupy perowskitów podwójnych BaY1-xSmxMn2O5+δ (x = 0, 0,25, 0,5, 0,75 i 1). Podobnie jak materiał wyjściowy BaYMn2O5+δ, związki podstawiane Sm wykazują strukturę z warstwowym uporządkowaniem podsieci Ba-Y1-xSmx. Materiały zredukowane (δ ≈ 0) krystalizują w układzie tetragonalnym z grupą przestrzenną P4/nmm. W przypadku materiałów utlenionych (δ ≈ 1) zaobserwowano strukturę trójskośną P-1 dla składów o zawartości samaru x ≤ 0,5. Dla związków o zawartości x > 0,5 proces utleniania nie powoduje zmian symetrii, a materiały te różnią się od zredukowanych jedynie stopniem obsadzenia przez tlen pozycji strukturalnych oraz objętością komórki elementarnej. W przypadku całej serii materiałów zmierzono odwracalną pojemność magazynowania tlenu przekraczającą 99% wartości teoretycznej, sięgającą od 3,35% wag. dla BaSmMn2O5+δ do 3,82% wag. dla BaYMn2O5+δ. Niższa pojemność związków zawierających samar wynika z ich wyższej masy molowej. Podstawienie itru samarem istotnie wpływa na temperaturę i kinetykę procesów redukcji i utleniania, co umożliwia zaprojektowanie materiału wykazującego żądane właściwości dla zastosowań technologicznych.

EN

Characterization of structural properties and results of measurements of oxygen storage capacity of ceramic materials from the BaY1-xSmxMn2O5+δ (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1) group of double perovskites are presented in this work. Similarly to initial BaYMn2O5+δ, Sm-substituted compounds exhibit the structure with layered arrangement of the Ba-Y1-xSmx sublattice. Reduced materials (δ ≈ 0) crystallize in tetragonal symmetry with P4/nmm space group. In the case of oxidized materials (δ ≈ 1), the triclinic P-1 structure was observed for compositions with samarium content x ≤ 0.5. For compounds with x > 0.5 the oxidation process does not cause a change of the symmetry, and these materials differ from the reduced one only by occupation of crystal positions by oxygen and by unit cell volume. In case of whole series of the materials, the measured reversible oxygen storage capacity exceeded 99% of theoretical one, which was from 3.35 wt.% for BaSmMn2O5+δ up to 3.82 wt.% for BaYMn2O5+δ. Lower capacity of Sm-containing materials was due to their higher molar mass. The substitution of yttrium by samarium significantly influenced the temperature and kinetics of reduction and oxidation, which allows for designing of material exhibiting required properties for technological applications.

9

Modyfikacja BaYMn2O5+δ w aspekcie rozwoju technologii magazynowania tlenu w tlenkach perowskitowych

Klimowicz A., Zheng K., Fiołka G., Świerczek K.

Chemik

|

2013

|

Vol. 67, nr 12

1199--1206

PL

Niniejsza praca prezentuje metodę modyfikacji właściwości związanych z magazynowaniem tlenu w układzie BaYMn2O5- BaYMn2O6 poprzez chemiczne podstawienie itru gadolinem. Praca zawiera charakterystykę właściwości strukturalnych oraz wyniki pomiarów odwracalnej pojemności magazynowania tlenu dla perowskitów z uporządkowaną podsiecią kationową A, należących do grupy BaY1-xGdxMn2O5+δ (x = 0; 0,25; 0,5; 0,75 oraz 1.0). Pomiary rentgenowskie potwierdziły tworzenie roztworów stałych, a materiały zawierające gadolin wykazują strukturę z warstwowym uporządkowaniem podsieci Ba-Y1-xGdx. Większe kationy Gd3+ powodują wzrost objętości komórki elementarnej zarówno dla materiałów zredukowanych BaY1-xGdxMn2O5, jak i dla utlenionych BaY1-xGdxMn2O6. Oprócz zmian strukturalnych, gadolin powoduje też zmianę właściwości związanych z magazynowaniem tlenu. Ich poprawa polega głównie na znaczącym przyspieszeniu szybkości redukcji oraz na obniżeniu temperatury charakterystycznej utleniania, jednakże, ze względu na większą masę molową, materiały zawierające gadolin wykazują obniżoną odwracalną pojemność magazynowania tlenu. Przedstawione w pracy wyniki wskazują, że chemiczna modyfikacja BaYMn2O5+˂ umożliwia otrzymanie materiałów o polepszonych właściwościach, co może w przyszłości doprowadzić do zasadniczego postępu w rozwoju technologii magazynowania tlenu w tlenkach o strukturze perowskitu.

EN

This work presents an approach to modification of oxygen storage properties of BaYMn2O5- BaYMn2O6 system by a chemical substitution of yttrium by gadolinium. Characterization of structural properties and results of measurements of reversible oxygen storage capacity of A-site cation ordered perovskites, belonging to BaY1-xGdxMn2O5+δ (x = 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0) family are presented. Formation of solid solutions was confirmed by x-ray measurements, with Gd-containing compounds exhibiting structure with layered arrangement of Ba-Y1-xGdx sub-lattice. Larger Gd3+ cations cause an increase of unit cell volume of reduced BaY1-xGdxMn2O5, as well as oxidized BaY1-xGdxMn2O6. Apart from structural modification, gadolinium significantly changes oxygen storage properties of the compounds. The major improvement is related to a significantly faster reduction rate, as well as to a lower characteristic temperature of oxidation, however, due to a higher molar mass, Gd-containing materials exhibit reduced reversible oxygen storage capacity. The presented results indicate that chemical modification of BaYMn2O55+δ allows to obtain materials with enhanced properties, which may lead to a significant progress of oxygen storage technology in perovskite oxides in the future.

10

Structural Properties of SrCo0.2Fe0.8O3–delta Oxide: Oxygen Nonstoichiometry, Vacancy Ordering and Broken Local Symmetry

Świerczek K., Marzec J.

Polish Journal of Chemistry

|

2009

|

Vol. 83, nr 8

1489-1496

EN

Results of X-ray, Mössbauer and thermogravimetric studies per formed for SrCo0.2Fe0.8O3-delta oxide are presented. The initial “as prepared”, vacancy ordered, orthorhombic SrCo0.2Fe0.8O2.75 upon reduction at high temperatures in low hydrogen content, H2/Ar gas mixture, transforms into brownmillerite type SrCo0.2Fe0.8O2.5. While heating in air, at around 400 graduate C, SrCo0.2Fe0.8O2.5 transforms into distorted cubic structure. This trans formation is accompanied by a massive oxygen up take (similar to 0.28 mol/mol). Further heating of the sample leads to a decrease of the oxygen content. Additionally, Rietveld refinement of the XRD data indicates practically no distortion of the cubic structure at 800 graduate C. Upon cooling, the initial orthorhombic SrCo0.2Fe0.8O2.75 structure is rebuilt. Local hyperfine inter actions within the B sublattice of the perovskite structured SrCo0.2Fe0.8O2.75, which were studied by means of transmission 57Fe Mössbauer spectroscopy, revealed presence of an unexpected, high electric field gradient. This can be ascribed to a significantly lower local symmetry brought about by the presence of or ered oxygen vacancies.

11

Oxygen Nonstoichiometry and Transport Properties of Selected La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3-delta Perovskites

Świerczek K.

Polish Journal of Chemistry

|

2009

|

Vol. 83, nr 8

1437-1442

EN

Crystal structure, high temperature oxygen nonstoichiometry and transport properties of two members of La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3-delta group of perovskite type oxides are presented. La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.6Ni0.2O3-delta and La0.9Sr0.1Co1/3Fe1/3Ni1/3O3-delta compositions po sess high electrical conductivity at high temperatures in air. How ever, the observed characteristics of the electrical conductivity as a function of the oxygen partial pressure for these materials are significantly different. A discussion of the observed effects is provided, which shows strong correlation between chemical composition, crystal structure, oxygen nonstoichiometry and the observed transport properties. An interesting phenomenon related to an irreversible oxygenation of the quenched La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.6Ni0.2O3-delta samples was observed. This reaction takes place at 200–300 graduate C range which is well below a typical nonstoichiometry related reactions. A possible explanation of this effect is discussed.

12

Evaluation of La0.5Sr0.5Co0.5Fe0.25Mn0.25O3-delta Perovskite-Type Oxide as the Cathode Material for Solid Oxide Fuel Cells

Molenda J., Krupiński J., Zając W., Świerczek K.

Polish Journal of Chemistry

|

2009

|

Vol. 83, nr 8

1497-1506

EN

An evaluation of La0.5Sr0.5Co0.5Fe0.25Mn0.25O3–delta perovskite type oxide as the cathode material for Solid Ox ide Fuel Cells (SOFC) is presented. La0.5Sr0.5Co0.5Fe0.25Mn0.25O3-delta was prepared using high temperature solid state reaction. We show results of structural, thermogravimetric, low temperature and high temperature transport properties, together with high temperature chemical reactivity studies in relation to zirconia and ceria based solid electrolytes. Additionally, we present results of testing of electrochemical properties of SOFC cell based on ceria type electrolyte and La0.5Sr0.5Co0.5Fe0.25Mn0.25O3-delta cathode material.

13

Wybrane właściwości fizykochemiczne perowskitów serii Sm1-xSrxCO0,2Fe0,8O3-ð

Świerczek K., Pelic B., Molenda J.

Materiały Ceramiczne

|

2009

|

T. 61, nr 2

92-96

PL

W niniejszej pracy przedstawiono charakterystykę właściwości strukturalnych, transportowych oraz wyniki pomiarów współczynnika rozszerzalności temperaturowej dla serii materiałów o strukturze perowskitu Sm1(-x)Sr(x)Co(0.2)Fe(0.8)O(3-ð), które są potencjalnymi materiałami katodowymi dla wysokotemperaturowych ogniw tlenkowych SOFC. Podstawienie trójwartościowych jonów samaru dwuwartościowymi jonami strontu jest korzystne z punktu widzenia zarówno właściwości transportowych (zwiększenie wartości przewodnictwa elektrycznego, pojawienie się w strukturze wakancji tlenowych w wysokich temperaturach, co warunkuje możliwość transportu jonowego) jak i strukturalnych (zmniejszanie się dystorsji obecnej w strukturze krystalicznej, a więc bardziej efektywne przykrywanie orbitali metal 3d - tlen). Równocześnie obserwuje się zwiększenie wartości współczynnika rozszerzalności temperaturowej, w szczególności w wysokich temperaturach, co jest zjawiskiem niekorzystnym z punktu widzenia potencjalnego zastosowania tych materiałów. Efekt ten należy wiązać z obecną w tym zakresie temperatur dużą niestechiometrią tlenową. W przypadku znacznego stopnia podstawienia (x = 0,8) obserwuje się pogorszenie właściwości transportowych materiału.

EN

In this paper, the results of structural, transport and thermal expansion coefficient measurements of the perovskite type Sm(1-x)Sr(x)Co(0.2)Fe(0.8)O(3-ð) materials are presented. These compounds are considered as possible cathode materials for the Solid Oxide Fuel Cells. Substitution of Sm(3+) ions by Sr(2+) is beneficial to the transport properties of these materials, leading to higher electrical conductivity, an appearance of oxygen vacancies at high temperatures, which makes ionic transport possible. It is also advantageous in terms of structural properties. A decrease of distortion of the crystal lattice allows 3d metals and oxygen orbitals to overlap more effectively. Simultaneously, higher values of the thermal expansion coefficient are observed, especially at the high temperatures. This effect, which may be associated with the higher deviation from oxygen stoichiometry, is disadvantageous in terms of a possible application of these materials. For the compound with a large degree of substitution (x = 0,8), deterioration of the transport properties is observed.

14

Charakterystyka i modyfikacja właściwości granic międzyziarnowych dwutlenku ceru domieszkowanego gadolinem

Zając W., Kurpaska Ł., Świerczek K., Molenda J.

Materiały Ceramiczne

|

2008

|

T. 60, nr 4

234-238

PL

W niniejszym artykule omówiono wyniki badań nad wpływem dodatku jonów Cu(ll) na właściwości granic międzyziarnowych elektrolitu stałego o składzie Ce0,85Gd0,15O1,925. Serię materiałów zawierających 0,5; 1,0 i 2,0% mol. Cu(ll) otrzymano poprzez impregnację proszku Ce0.85Gd0.15O1.925 uzyskanego na drodze współstrącania. Przeprowadzono analizę wpływu Cu(ll) na spiekanie otrzymanych proszków oraz na przewodnictwo elektryczne wnętrza ziaren i granic międzyziarnowych. Uzyskane wyniki wskazują na pozytywny wpływ dodatku Cu(ll) w ilości < 2,0% mol. Przy takiej zawartości przeprowadzona modyfikacja jedynie nieznacznie wpływa na wnętrze ziaren, natomiast zaobserwowano spadek energii aktywacji jonowego przewodnictwa elektrycznego granic międzyziarnowych oraz towarzyszący mu wzrost wartości bezwzględnych przewodnictwa. Z punktu widzenia potencjalnego zastosowania w tlenkowych ogniwach paliwowych najkorzystniejsze właściwości uzyskano dla materiału modyfikowanego 0,5% mol. Cu(ll).

EN

This paper presents the effect of an incorporation of copper(ll) ions into grain boundaries of Ce0.85Gd0.15O1.925 solid electrolyte. Solid electrolyte was synthesized by coprecipitation method and Cu(ll) was incorporated via impregnation method. 0.5, 1.0 and 2.0% mol Cu containing samples were obtained. The effect of Cu(ll) on a sinterability and an ionic conductivity is discussed. Obtained results show beneficial effect of incorporation of less than 2.0% mol. Cu(ll). Only minor modification of a bulk of the electrolyte was observed in case of this amount of the dopant, however substantial decrease of an activation energy of the ionic conductivity for grain boundaries and, in the same time, increase of the ionic conductivity was observed. The best results were obtained for 0.5% mol. Cu(ll) modified electrolyte.

15

Możliwości i bariery w realizacji inwestycji zrównoważonych na przykładzie Miechowa

Świerczek K.

Środowisko Mieszkaniowe

|

2007

|

nr 5

78--84

16

La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3 perovskites - possible new cathode materials for intermediate-temperature solid-oxide fuel cells

Świerczek K., Marzec J., Molenda J.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 1

115--122

EN

La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3 perovskites have been synthesized with hexagonal R-3c structures by a modified citric acid method and determined their structural and transport properties. Structural instabilities for samples with high Ni and Sr content heated to 1270 K were observed, leading to the appearance of secondary phases with spinel structures. Moessbauer studies revealed the presence of two different, clearly distinguishable surroundings of Fe ions, despite single crystallographic positions of iron ions. Low-temperature (77-300 K) dc conductivity and thermoelectric power measurements suggest an activated charge transport mechanism with the activation energy strongly dependent on the chemical composition of the material. Electrical conductivity as a function of temperature suggests the appearance of a hopping mechanism. The observed hightemperature (870-1070 K) dc electrical conductivity of La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3 samples is relatively high and strongly depends on chemical composition. It seems possible to optimise the transport properties of La1-xSrxCo1-y-zFeyNizO3 by chemical composition, which may lead to a new, attractive cathode material in terms of possible applications in intermediate -temperature solid-oxide fuel cells (IT-SOFCs).

17

Wysokotemperaturowe tlenkowe ogniwa paliwowe - nowe kierunki badań

Molenda J., Świerczek K., Zając W.

Przemysł Chemiczny

|

2005

|

T. 84, nr 11

845-852

PL

Omówiono podstawowe właściwości materiałów wykorzystywanych w technologii wysokotemperaturowych tlenkowych ogniw paliwowych (SOFC). Scharakteryzowano materiały elektrodowe i elektrolitowe z punktu widzenia ich najważniejszych cech funkcjonalnych, takich jak stabilność chemiczna oraz właściwości transportowe, katalityczne i termomechaniczne w warunkach pracy ogniwa. Wskazano na współzależność pomiędzy strukturą defektów, związanych z niestechiometrią tlenową, a właściwościami elektrycznymi i katalitycznymi. Zaprezentowano również koncepcję ogniwa jednokomorowego.

EN

A review with 52 refs. covering properties of SOFC cathode and anode materials, oxygen and proton electrolytes, and the concept of a single-chamber cell.

18

Cine-Substitution of Nitro Group in 1-Aryl-2-methyl-4-nitroimidazoles by Thiols; X-ray Diffraction Proof for the Product Structure

Suwiński J., Świerczek K., Wagner P., Kubicki M., Borowiak T.

Polish Journal of Chemistry

|

2001

|

Vol. 75, nr 5

639-647

EN

1-Aryl-2-methyl-4-nitroimidazoles react with 2-amino- or with 2-hydroxyethanethiols to give products of cine-substitution of the nitro group. 5-(2_-Hydroxyethylthio)-2- methyl-1-phenylimidazole has been isolated as a free base, other products in the form of dipicrates. A structure of 5-(2_-aminoethylthio)-2-methyl-1-phenylimidazole dipicrate was proved by X-ray diffraction.