RU2143944C1 - Ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью - Google Patents
Ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143944C1 RU2143944C1 RU95113876A RU95113876A RU2143944C1 RU 2143944 C1 RU2143944 C1 RU 2143944C1 RU 95113876 A RU95113876 A RU 95113876A RU 95113876 A RU95113876 A RU 95113876A RU 2143944 C1 RU2143944 C1 RU 2143944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- ceramic membrane
- membrane
- selective ceramic
- conductivity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
Abstract
Объектом изобретения является ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью, выполненная из состава следующей структуры моназита Ln1+xMexPO4, где Ln - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и/или гадолиний, Me - по меньшей мере один металл из группы IIА Периодической системы элементов, х = 0 ≤ х ≥ 0,5. Изобретение обеспечивает высокую устойчивость мембраны к воздействию высоких температур, высокую надежность и продолжительный срок службы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к ионоизбирательным мембранам, более конкретно к ионоизбирательной керамической мембране с протонной проводимостью, способной к работе в условиях высоких температур.
Известна ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью, выполненная из материала со структурой перовскита, например, из материала состава SrCe0,95Yb0,05O3-x, BaCe0,9Nb0,1O3-x или CaZr0,9In0,1O3-x (см. , например, заявку EP N 0544281 A1, МКИ: G 01 N 27/406, 1993).
Недостатком известной ионоизбирательной керамической мембраны с протонной проводимостью являются изменения внутренних поверхностей и дезинтеграция во время воздействия на мембрану кородирующей атмосферы при высоких температурах. Если применять ее в качестве компонента чувствительного элемента, то она требует частной перекалибровки и регенерации.
Таким образом, задачей изобретения является разработка ионоизбирательной керамической мембраны с протонной проводимостью, которая имеет более высокую устойчивость к воздействию высоких температур. Кроме того, мембрана должна иметь продолжительный срок службы и повышенную надежность при применении в качестве компонента чувствительного элемента, используемого в приспособлениях для контроля активности водорода.
Данная задача решается предлагаемой ионоизбирательной керамической мембраной с протонной проводимостью, содержащей металл из группы лантанидов, отличительная особенность которой заключается в том, что она выполнена из состава следующей структуры моназита
Ln1+xMexPO4,
где Ln - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и/или гадолиний,
Me - по меньшей мере один металл из группы IIА Периодической системы элементов
x = 0 ≤ x ≥ 0,5.
Ln1+xMexPO4,
где Ln - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и/или гадолиний,
Me - по меньшей мере один металл из группы IIА Периодической системы элементов
x = 0 ≤ x ≥ 0,5.
Предлагаемую керамическую мембрану можно получать известными методами такими как, например, совместное осаждение фосфата лантана из водных растворов растворимых солей лантана и возможных "легирующих" металлов с последующей фильтрацией осадка, формованием тела путем сухого прессования, экструзии или впрыскивания в форму и спеканием в воздухе при температурах до 1400oC.
Получаемые в результате спекания керамические материалы на основе фосфата лантанидов являются устойчивыми к воздействию воздушной и корродирующей атмосферы такой как, например, расплавленные металлы, и окисляющей или восстанавливающей атмосферы при температурах до 1300oC. При этом коэффициент термического расширения составляет примерно 9,8•10-6 /oC.
Электропроводность предлагаемой мембраны пропорциональна температуре и протонной активности в окружающей атмосфере. Проводимость мембраны частично обусловлена естественными эффектами такими как, например, электронные дырки или кислородные пустоты, и частично протонами в легированном материале в результате дефектов в керамической структуре, где протоны заменяют акцепторные заместители в водородсодержащей атмосфере. Поэтому предлагаемая мембрана пригодна в качестве компонента чувствительного элемента для регистрации изменений относительной влажности или концентрации водорода в различного рода атмосферах. Кроме того, проводимость предлагаемой мембраны является и функцией легирующего металла и температуры.
Керамический материал на основе фосфата лантанидов, легированный магнием, кальцием, стронцием или барием, имеет более высокую проводимость, чем состоящий исключительно из фосфата лантана керамического материала в сравнимых условиях. Кроме того, проводимость легированного материала определяется еще концентрацией соответствующих легирующих металлов. Высокая проводимость и устойчивость достигается при использовании вышеуказанных легирующих металлов в концентрации 2-10 атом.%.
Настоящее изобретение далее поясняется следующим примером, в котором описывается предпочтительная форма исполнения изобретения.
Пример. Легированные 5 атом.% кальция или стронция материалы на основе фосфата лантана изготовляют путем совместного осаждения из 0,2-м водных растворов, содержащих (NH4)2, HPO4, La(NO3)3x6H2O и Sr(NO3)2 или Ca(NO3)2. Получаемую при этом водную суспензию фильтруют, сушат и кальцинируют с получением керамического порошка, который обрабатывают в шаровой мельнице в течение 24 часов. Затем порошок подвергают холодному прессованию под давлением 1900 бар и получаемое при этом формованное тело подвергают спеканию при температуре примерно 1200 - 1300oC в воздушной атмосфере. Электропроводность получаемого при этом материала измеряют при температурах до 1100oC в сухой и влажной воздушных атмосферах.
На фиг. 1 представлена протонная проводимость мембраны, состоящей из легированного стронцием фосфата лантана состава
La0,95Sr0,05PO4
Проводимость определяют как функцию p(H2O) при температуре 800oC. Как видно на фиг. 1, проводимость повышается по мере увеличения давления пара в атмосфере.
La0,95Sr0,05PO4
Проводимость определяют как функцию p(H2O) при температуре 800oC. Как видно на фиг. 1, проводимость повышается по мере увеличения давления пара в атмосфере.
Claims (3)
1. Ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью, содержащая металл из группы лантанидов, отличающаяся тем, что она выполнена из состава следующей структуры моназита
Ln1+xMexPO4,
где Ln - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и/или гадолиний;
Me - по меньшей мере один металл из группы IIA Периодической системы элементов;
x = 0 ≤ x ≥ 0,5.
Ln1+xMexPO4,
где Ln - лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий и/или гадолиний;
Me - по меньшей мере один металл из группы IIA Периодической системы элементов;
x = 0 ≤ x ≥ 0,5.
2. Ионоизбирательная керамическая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один металл, выбранный из группы, включающей магний, кальций, стронций и барий.
3. Ионоизбирательная керамическая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 2 - 10 ат.% металла группы IIA Периодической системы элементов.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK095394A DK171537B1 (da) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | Ionselektiv keramisk membran og anvendelse heraf |
DK0953/94 | 1994-08-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95113876A RU95113876A (ru) | 1997-08-20 |
RU2143944C1 true RU2143944C1 (ru) | 2000-01-10 |
Family
ID=8099369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95113876A RU2143944C1 (ru) | 1994-08-17 | 1995-08-16 | Ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5632874A (ru) |
EP (1) | EP0697594B1 (ru) |
JP (1) | JP3471132B2 (ru) |
AU (1) | AU688069B2 (ru) |
CA (1) | CA2152651C (ru) |
DE (1) | DE69531979T2 (ru) |
DK (1) | DK171537B1 (ru) |
NO (1) | NO953222L (ru) |
RU (1) | RU2143944C1 (ru) |
ZA (1) | ZA956839B (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2741339B1 (fr) * | 1995-11-20 | 1997-12-12 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de composes de type monazite dopes ou non en actinides et application au conditionnement des dechets radioactifs riches en actinides et en lanthanides |
SE514689C2 (sv) | 1998-06-12 | 2001-04-02 | Bin Zhu | Bränslecell |
JP4542792B2 (ja) * | 2004-01-26 | 2010-09-15 | 財団法人ファインセラミックスセンター | 耐酸化材料及び非酸化物系複合材料 |
DE102004014136B4 (de) * | 2004-03-23 | 2007-12-06 | Siemens Ag | Anordnung mit einer Batterie |
US7641997B2 (en) * | 2004-09-23 | 2010-01-05 | Ut-Battelle Llc | Design and synthesis of guest-host nanostructures to enhance ionic conductivity across nanocomposite membranes |
US7625653B2 (en) * | 2005-03-15 | 2009-12-01 | Panasonic Corporation | Ionic conductor |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3727058A (en) * | 1971-02-16 | 1973-04-10 | Hughes Aircraft Co | Hydrogen ion device |
US4179491A (en) * | 1976-11-15 | 1979-12-18 | National Research Development Corporation | Electrical device with separator as conductor for hydrogen cations |
JPS5912055A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | 株式会社日立製作所 | 交流エレベ−タ−の速度制御装置 |
JPS59125055A (ja) | 1983-01-05 | 1984-07-19 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 高温水素センサ− |
US4689122A (en) * | 1983-12-29 | 1987-08-25 | Uop Inc. | Gas detection apparatus and method with novel electrolyte membrane |
US4664757A (en) * | 1985-12-27 | 1987-05-12 | Uop Inc. | Method and apparatus for gas detection using proton-conducting polymers |
JP2616772B2 (ja) | 1987-05-22 | 1997-06-04 | 株式会社デンソー | プロトン導電性セラミックスの製造方法 |
JPH0756478B2 (ja) * | 1990-03-27 | 1995-06-14 | 東京窯業株式会社 | 挿入式センサプローブ |
DD294346A5 (de) * | 1990-05-11 | 1991-09-26 | Junkalor Gmbh Dessau,De | Alkaliionenleitender festelektrolyt fuer gassensoren |
US5213911A (en) * | 1991-10-17 | 1993-05-25 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Solid-oxide fuel cell electrolyte |
KR970003280B1 (ko) | 1991-11-26 | 1997-03-17 | 도오교오 요오교오 가부시끼가이샤 | 용융금속중의 수소용해량 측정용 센서 프로우브 및 수소농도 측정방법 |
US5393404A (en) * | 1993-06-17 | 1995-02-28 | Rutgers, The State University Of New Jersey | Humidity sensor with nasicon-based proton-conducting electrolyte |
-
1994
- 1994-08-17 DK DK095394A patent/DK171537B1/da not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-06-26 CA CA002152651A patent/CA2152651C/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-27 EP EP95109983A patent/EP0697594B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-27 DE DE69531979T patent/DE69531979T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-09 US US08/513,048 patent/US5632874A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-14 JP JP20720095A patent/JP3471132B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-08-15 AU AU28549/95A patent/AU688069B2/en not_active Expired
- 1995-08-16 ZA ZA956839A patent/ZA956839B/xx unknown
- 1995-08-16 RU RU95113876A patent/RU2143944C1/ru active
- 1995-08-16 NO NO953222A patent/NO953222L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2854995A (en) | 1996-02-29 |
EP0697594A2 (en) | 1996-02-21 |
ZA956839B (en) | 1996-03-28 |
NO953222L (no) | 1996-02-19 |
US5632874A (en) | 1997-05-27 |
DK95394A (da) | 1996-02-18 |
EP0697594A3 (en) | 1998-01-21 |
AU688069B2 (en) | 1998-03-05 |
CA2152651C (en) | 2001-02-20 |
JPH08206476A (ja) | 1996-08-13 |
NO953222D0 (no) | 1995-08-16 |
CA2152651A1 (en) | 1996-02-18 |
DE69531979T2 (de) | 2004-08-12 |
JP3471132B2 (ja) | 2003-11-25 |
EP0697594B1 (en) | 2003-10-22 |
DE69531979D1 (de) | 2003-11-27 |
DK171537B1 (da) | 1996-12-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SATO et al. | Transformation of yttria‐doped tetragonal ZrO2 polycrystals by annealing in water | |
Krug et al. | In situ measurements of the water uptake in Yb doped SrCeO3 | |
Dueker et al. | Ceramic aspects of the bosch lambda-sensor | |
JP3453283B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
RU2143944C1 (ru) | Ионоизбирательная керамическая мембрана с протонной проводимостью | |
EP0703438B1 (en) | A temperature sensor and its manufacturing method | |
US5698267A (en) | Method for fabricating high-activity electrodes for exhaust gas sensors | |
JPS62502064A (ja) | 電気化学的センサ−、その電気化学的センサ−を製造及び使用する方法 | |
JPS61101462A (ja) | ジルコニア磁器 | |
EP0201936B1 (en) | Element for detecting carbon dioxide gas and process for producing the same | |
Zhuiykov | Hydrogen sensor based on a new type of proton conductive ceramic | |
Krug et al. | The High‐Temperature Proton Conductor Strontium Zirconate: Thermogravimetry of Water Uptake | |
Imanaka et al. | A tip-type carbon dioxide gas-sensor probe based on lithium and oxide ionic conductors | |
Sereda et al. | Hydration-induced chemical expansion of BaCa (1+ y)/3Nb (2− y)/3O3− δ∙ xH2O (BCN) and other proton-conducting perovskite oxides | |
JP3327335B2 (ja) | 排気ガスセンサー用高活性電極 | |
JP3723189B2 (ja) | 固体電解質型燃料電池 | |
JPS62500955A (ja) | 熱気体中の酸素分圧の測定のための検知器および方法 | |
KR100777685B1 (ko) | 고체산화물연료전지용 페로프스카이트 구조 고체 전해질 및이를 포함하는 연료전지 | |
JP2591383B2 (ja) | 酸素濃度検出素子およびその製造方法 | |
Subbarao | Oxygen sensors | |
An et al. | Investigation of electronic conductivity and thermal shock stability for MgO partially stabilized zirconia | |
Jain et al. | Effect of pore size distribution on humidity sensing properties of MgO doped ZrO2–TiO2 ceramic | |
KR19980080556A (ko) | 전극재료 | |
Ying et al. | Investigation on pumping oxygen characteristics of (Bi2O3) 0.73 (Y2O3) 0.27 solid electrolyte | |
Cobb et al. | A novel humidity sensor using yb-doped SrCeO 3 ionic conductor with a au-pd filter |