RU2741920C1 - Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell - Google Patents
Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2741920C1 RU2741920C1 RU2020122042A RU2020122042A RU2741920C1 RU 2741920 C1 RU2741920 C1 RU 2741920C1 RU 2020122042 A RU2020122042 A RU 2020122042A RU 2020122042 A RU2020122042 A RU 2020122042A RU 2741920 C1 RU2741920 C1 RU 2741920C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceo
- temperature
- solid oxide
- oxide fuel
- electrolyte
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
- C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
- C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
- C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
- C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
- C01F17/241—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion containing two or more rare earth metals, e.g. NdPrO3 or LaNdPrO3
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/624—Sol-gel processing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62625—Wet mixtures
- C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
В настоящее время все более возрастает спрос на энергетические ресурсы, при этом ископаемые виды топлива постепенно истощаются, а экологическая обстановка в мире ухудшается. В связи с этим активное развитие получает альтернативная, водородная энергетика. Для ее дальнейшей разработки необходим поиск и создание современных материалов для электрохимических генераторов энергии. Перспективными среди них являются твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ).At present, the demand for energy resources is increasing, while fossil fuels are gradually depleting, and the environmental situation in the world is deteriorating. In this regard, alternative, hydrogen energy is actively developing. For its further development, it is necessary to search for and create modern materials for electrochemical energy generators. Solid oxide fuel cells (SOFCs) are promising among them.
Топливные элементы имеют огромную область применения - от аккумуляторов в портативных электронных устройствах до крупномасштабного производства электроэнергии и автономного ее использования (например, на удаленных районах Крайнего Севера). Энергоустановки на основе топливных элементов экономичнее традиционных почти в два раза. Их КПД может достигать 85%, а количество вредных выбросов почти в 100 раз ниже из-за отсутствия непосредственного химического контакта топлива с окислителем [1].Fuel cells have a huge range of applications - from batteries in portable electronic devices to large-scale power generation and autonomous use (for example, in remote regions of the Far North). Power plants based on fuel cells are almost twice as economical as traditional ones. Their efficiency can reach 85%, and the amount of harmful emissions is almost 100 times lower due to the absence of direct chemical contact of the fuel with the oxidizer [1].
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) представляют собой привлекательные электрохимические генераторы, эффективно преобразующие химическую энергию взаимодействия водорода с кислородом в электрическую при минимальном воздействии на окружающую среду. На основе таких элементов созданы опытные установки мощностью до 100 кВт. ТОТЭ применимы, главным образом, для энергоустановок большой мощности, в которых возможно свести к минимуму относительную долю тепловых потерь в окружающее пространство. Одним из главных преимуществ этого типа топливных элементов является отсутствие жидкого электролита и возможность создания миниатюрного единичного элемента, состоящего из тонких слоев электродов и электролита.Solid oxide fuel cells (SOFCs) are attractive electrochemical generators that efficiently convert the chemical energy of hydrogen-oxygen interaction into electrical energy with minimal environmental impact. On the basis of such elements, pilot plants with a capacity of up to 100 kW were created. SOFCs are mainly applicable for power plants of high power, in which it is possible to minimize the relative share of heat losses into the surrounding space. One of the main advantages of this type of fuel cell is the absence of a liquid electrolyte and the possibility of creating a miniature unit cell consisting of thin layers of electrodes and electrolyte.
Снижение рабочей температуры и разработка среднетемпературных твердооксидных топливных элементов является важной задачей материаловедения на мировом уровне, поскольку при высокой рабочей температуре ТОТЭ возникают сложности при совместимости материалов электродов и электролита, что приводит к значительному увеличению их стоимости. В результате снижения рабочей температуры при использовании среднетемпературных ТОТЭ можно увеличить круг используемых конструкционных материалов, уменьшить деградацию данных устройств и тем самым увеличить их эксплуатационный срок службы. В среднетемпературных ТОТЭ возможно использование в качестве топлива природных углеводородов (в частности, метана), которые превращаются в монооксид углерода и водород непосредственно внутри самого топливного элемента [2]. Такие возможности делают среднетемпературные ТОТЭ особенно привлекательными в отсутствие развитой водородной инфраструктуры в нашей стране. Одной из основных частей ячейки топливного элемента является электролит. Электролиты различают по их ионно-транспортному механизму: анионные, протонные и ионносмешанные. Принцип работы среднетемпературных и высокотемпературных топливных элементов основан на транспортировке иона кислорода (О2-) от катода к аноду. Данный процесс осуществляется только при наличии кислородных вакансий, поэтому оптимальным является тот материал электролита, в кристаллической решетке которого присутствуют анионные вакансии. В настоящее время в качестве среднетемпературных электролитов все больший интерес привлекают наноматериалы с кислород-ионной проводимостью на основе диоксида церия, позволяющие снизить рабочую температуру топливной ячейки на 300-400°С, но при этом не уступающие по своим электрофизическим характеристикам традиционно используемым материалам на основе диоксида циркония YSZ (в частности керамики состава (ZrO2)0,92(Y2O3)0,08) [3]. Однако, при высокой ионной проводимости электролитные материалы на основе диоксида циркония обладают низкой удельной электропроводностью [4]. Таким образом, разработка новых электролитных материалов на основе многокомпонентных систем оксидов переходных металлов, например, СеО2-Sm2O3 при создании среднетемпературных топливных элементов с высокими эксплуатационными характеристиками является актуальной задачей современного материаловедения [3]. Важной задачей получения эффективных электролитных материалов для твердооксидных топливных элементов является разработка экономичной технологии их получения. Одним из путей решения этой задачи является использование жидкофазных, низкотемпературных методов синтеза, а именно: методы совместной кристаллизации солей, совместного осаждения гидроксидов, золь-гель, гидротермальный и др. Применение данных методов синтеза позволяет получить высокодисперсные нанопорошки и нанокерамические материалы на их основе и при этом за счет снижения температуры синтеза порошков и спекания керамики уменьшить энергозатраты [5]. Получение и исследование твердооксидных электролитных материалов по схеме «состав - технология синтеза - структура - свойства» позволяет достигнуть их необходимых и оптимальных характеристик [6, 7]. Керамические материалы для электролитов должны иметь ультрадисперсную, низкопористую структуру и обладать ионной проводимостью при рабочей температуре ТОТЭ.Reducing the operating temperature and developing medium-temperature solid oxide fuel cells is an important task of materials science at the world level, since at a high operating temperature of SOFCs, difficulties arise in the compatibility of electrode and electrolyte materials, which leads to a significant increase in their cost. As a result of lowering the operating temperature when using medium-temperature SOFCs, it is possible to increase the range of used construction materials, reduce the degradation of these devices and thereby increase their service life. In medium-temperature SOFCs, it is possible to use natural hydrocarbons (in particular, methane) as fuel, which are converted into carbon monoxide and hydrogen directly inside the fuel cell itself [2]. Such possibilities make medium-temperature SOFCs especially attractive in the absence of a developed hydrogen infrastructure in our country. One of the main parts of a fuel cell cell is the electrolyte. Electrolytes are distinguished by their ion transport mechanism: anionic, protonic and ionic mixed. The principle of operation of medium-temperature and high-temperature fuel cells is based on the transport of an oxygen ion (O 2- ) from the cathode to the anode. This process is carried out only in the presence of oxygen vacancies; therefore, the electrolyte material with anionic vacancies in the crystal lattice is optimal. At present, cerium dioxide-based nanomaterials with oxygen-ionic conductivity are of increasing interest as medium-temperature electrolytes, which make it possible to reduce the operating temperature of the fuel cell by 300-400 ° C, but at the same time are not inferior in their electrophysical characteristics to traditionally used materials based on dioxide. zirconium YSZ (in particular, ceramics of composition (ZrO 2 ) 0.92 (Y 2 O 3 ) 0.08 ) [3]. However, with high ionic conductivity, electrolyte materials based on zirconium dioxide have low specific electrical conductivity [4]. Thus, the development of new materials based electrolyte multicomponent systems of transition metal oxides, such as GeO 2 -Sm 2 O 3 when creating the medium-temperature fuel cell with high performance is an important task of modern materials [3]. An important task of obtaining efficient electrolyte materials for solid oxide fuel cells is the development of an economical technology for their production. One of the ways to solve this problem is the use of liquid-phase, low-temperature synthesis methods, namely: methods of co-crystallization of salts, co-precipitation of hydroxides, sol-gel, hydrothermal, etc. The use of these synthesis methods makes it possible to obtain highly dispersed nanopowders and nanoceramic materials based on them at the same time, by reducing the temperature of powder synthesis and sintering of ceramics, to reduce energy consumption [5]. Obtaining and researching solid oxide electrolyte materials according to the scheme "composition - synthesis technology - structure - properties" allows achieving their necessary and optimal characteristics [6, 7]. Ceramic materials for electrolytes should have an ultradispersed, low-porosity structure and have ionic conductivity at the operating temperature of the SOFC.
Задачей изобретения является разработка направленного жидкофазного синтеза на базе метода совместной кристаллизации азотнокислых солей для получения порошков-прекурсоров и керамических оксидных нанокомпозитов заданного химического состава в системе CeO2-Sm2O3.The object of the invention is to provide a directional liquid-phase synthesis on the basis of co-crystallization method of nitrate salts for precursor powders and ceramic oxide nanocomposites given chemical composition in CeO 2 -Sm 2 O 3 system.
Согласно изобретению способ жидкофазного синтеза наноструктурированного керамического материала в системе СеО2-Sm2O3 для создания электролита твердооксидного топливного элемента осуществляют путем выбора в качестве исходных реагентов азотнокислые соли церия Се(NO3)3⋅6H2O и самария Sm(NO3)3⋅6H2o, из которых приготавливают растворы с концентрацией ~0,5 М, затем полученные растворы смешивают с учетом заданного стехиометрического соотношения оксидов и выпаривают на водяной бане в течение 3 ч до образования пересыщенного раствора, который охлаждают при температуре 3-5°С, после чего кристаллогидрат подвергают ультразвуковой обработке в течение 30 мин, затем синтезированный порошок твердого раствора состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02, (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 и (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 подвергают термообработке при 600°С, затем методом одноосного холодного прессования при давлении 150 МПа формуют компакты, которые обжигают при температуре 1300°С в трубчатой печи с изотермической выдержкой в 2 часа и скоростью нагрева - 350-400°/ч.According to the invention, the method of liquid-phase synthesis of nanostructured ceramic material in the CeO 2 -Sm 2 O 3 system to create an electrolyte of a solid oxide fuel cell is carried out by choosing cerium nitrate salts Ce (NO 3 ) 3 ⋅6H 2 O and samarium Sm (NO 3 ) as starting reagents 3 ⋅6H 2 o, from which solutions with a concentration of ~ 0.5 M are prepared, then the resulting solutions are mixed taking into account the given stoichiometric ratio of oxides and evaporated in a water bath for 3 hours until a supersaturated solution is formed, which is cooled at a temperature of 3-5 ° C, whereupon crystalline subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes, then the synthesized powder of the solid solution composition (CeO 2) 0.98 (Sm 2 O 3) 0.02, (CeO 2) 0.95 (Sm 2 O 3) 0.05 and (CeO 2) 0.90 (Sm 2 O 3 ) 0.10 is subjected to heat treatment at 600 ° C, then compacts are formed by uniaxial cold pressing at a pressure of 150 MPa, which are fired at a temperature of 1300 ° C in a tubular Furnaces with isothermal holding for 2 hours and heating rate - 350-400 ° / h.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной совокупности существенных признаков, заключается в следующем. Использование разбавленных растворов при совместной кристаллизации солей более целесообразно, чем концентрированных, так как это позволяет получить более дисперсный продукт кристаллизации. По мере протекания процесса выпаривания увеличивается степень пресыщения, что способствует началу процесса кристаллизации: зарождению новой фазы в виде центров кристаллизации, которые постепенно превращаются в мелкие кристаллики, концентрирующиеся на поверхности раствора. Пересыщенный раствор, охлажденный при температуре 3-5°С способствует адсорбции кристаллизующегося вещества на поверхности кристаллов, образовавшихся на этапе выпаривания смесей растворов солей. Ультразвуковая обработка в течение 30 мин снижает дисперсность кристаллических частиц, т.к. ослабляет силы взаимодействия кристаллических частиц между собой, а также уменьшает интервал распределения их по размерам. Процесс диспергирования порошка проводили в дистиллированной воде, после ультразвуковой обработки полученный порошок практически монодисперсный.The technical result achieved by using the claimed set of essential features is as follows. The use of dilute solutions for co-crystallization of salts is more expedient than concentrated solutions, since this allows a more dispersed crystallization product to be obtained. As the evaporation process proceeds, the degree of saturation increases, which contributes to the onset of the crystallization process: the nucleation of a new phase in the form of crystallization centers, which gradually turn into small crystals, concentrating on the surface of the solution. A supersaturated solution cooled at a temperature of 3-5 ° C promotes the adsorption of the crystallizing substance on the surface of the crystals formed at the stage of evaporation of mixtures of salt solutions. Ultrasonic treatment for 30 minutes reduces the dispersion of crystalline particles, because weakens the forces of interaction of crystalline particles with each other, and also reduces the interval of their size distribution. The powder was dispersed in distilled water; after ultrasonic treatment, the resulting powder was almost monodisperse.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема синтеза нанопорошков состава (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 методом совместной кристаллизации солей; на фиг. 2 - стадии процесса термолиза ксерогеля состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 до УЗ-обработки - кривая 1 и после УЗ-обработки - кривая 2; на фиг. 3 - дифрактограммы ксерогеля (1-150°С), нанопорошков (2-600°С) и керамики (3-1300°С) состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05. По результатам рентгенофазового анализа установлено, что при 600°С в исследуемых порошках образуется кубический твердый раствор типа флюорита, со средним размером ОКР ~10 нм [9], на фиг. 4 - зависимость значения ОКР керамики состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 от температуры; на фиг. 5 - изотерма адсорбции-десорбции и дифференциальная кривая распределения пор по размерам для нанопорошка (термообработка 600°С) состава (СеО2)0.98(Sm2O3)0.02; на фиг. 6 - кривые температурной зависимости удельной электропроводности керамических образцов состава: (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02 - (1); (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 (2); (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 (3) [10-12].The essence of the invention is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a scheme for the synthesis of nanopowders with the composition (CeO 2 ) 0.90 (Sm 2 O 3 ) 0.10 by the method of joint crystallization of salts; in fig. 2 - stages of the process of thermolysis of xerogel of composition (CeO 2 ) 0.95 (Sm 2 O 3 ) 0.05 before ultrasonic treatment -
Заявленный способ осуществляют следующим образом.The claimed method is carried out as follows.
В качестве исходных реагентов выбраны азотнокислые соли церия Се(NO3)3⋅6Н2О и самария Sm(NO3)3⋅6H2O, из которых были приготовлены разбавленные растворы с концентрацией ~0,5М. Метод совместной кристаллизации солей осуществляется путем перевода смеси растворов исходных реагентов (нитратов церия и самария) в твердое состояние с сохранением гомогенности получаемого вещества. Процесс совместной кристаллизации происходит в три стадии: на первом этапе происходит растворение и смешение исходных реагентов, далее производят удаление растворителя и получение твердофазного продукта, после чего следует его термообработка с образованием целевого твердого раствора или соединения. Полученные растворы смешивали с учетом заданного стехиометрического соотношения оксидов и выпаривали на водяной бане в течение 3 ч. до образования пересыщенного раствора, в котором постепенно происходило первичное зародышеобразование и формирование на поверхности раствора мелких кристалликов. Для кристаллизации вещества необходимо создать пересыщение исходной смеси реагентов кристаллизуемым веществом, для чего ее необходимо переохладить. Полученный пересыщенный раствор охлаждали при температуре 3-5°С, что способствовало адсорбции кристаллизующегося вещества на поверхности кристаллов, образовавшихся на этапе выпаривания; на фиг. 1 показана схема синтеза нанопорошков состава (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10. Для снижения дисперсности кристаллических частиц, а также уменьшения интервала распределения их по размерам кристаллогидрат подвергали ультразвуковой обработке в течение 30 мин [13, 14]. Процесс диспергирования порошка проводили в дистиллированной воде, после ультразвуковой обработки полученный порошок практически монодисперсный. Полученный таким образом кристаллогидрат подвергали термической обработке при 200°С (1 ч) для удаления адсорбционной воды, а затем проводили его термообработку при 600°С (1 ч) для формирования устойчивой кристаллической структуры нанопорошков.Cerium nitrate salts Ce (NO 3 ) 3 ⋅6H 2 O and samarium Sm (NO 3 ) 3 ⋅6H 2 O were chosen as starting reagents, from which dilute solutions with a concentration of ~ 0.5 M were prepared. The method of joint crystallization of salts is carried out by converting a mixture of solutions of the initial reagents (cerium and samarium nitrates) into a solid state while maintaining the homogeneity of the resulting substance. The process of joint crystallization occurs in three stages: at the first stage, the initial reagents are dissolved and mixed, then the solvent is removed and a solid-phase product is obtained, followed by its heat treatment with the formation of the target solid solution or compound. The resulting solutions were mixed taking into account a given stoichiometric ratio of oxides and evaporated in a water bath for 3 h until a supersaturated solution was formed, in which the primary nucleation and formation of small crystals on the surface of the solution gradually took place. For crystallization of a substance, it is necessary to create a supersaturation of the initial mixture of reagents with a crystallized substance, for which it must be supercooled. The resulting supersaturated solution was cooled at a temperature of 3-5 ° C, which promoted the adsorption of the crystallizing substance on the surface of the crystals formed during the evaporation stage; in fig. 1 shows a scheme for the synthesis of nanopowders of the composition (CeO 2) 0.90 (Sm 2 O 3) 0.10. To reduce the dispersion of crystalline particles, as well as to reduce the range of their size distribution, the crystalline hydrate was subjected to ultrasonic treatment for 30 min [13, 14]. The powder was dispersed in distilled water; after ultrasonic treatment, the resulting powder was almost monodisperse. The thus obtained crystalline hydrate was subjected to heat treatment at 200 ° C (1 h) to remove adsorbed water, and then it was heat treated at 600 ° C (1 h) to form a stable crystalline structure of nanopowders.
Данный метод синтеза способствует взаимодействию химических компонентов на ионно-молекулярном уровне, позволяет свести к минимуму роль высокотемпературной диффузии благодаря высокой степени гомогенизации, а также является достаточно простым и не требует сложного оборудования.This synthesis method promotes the interaction of chemical components at the ion-molecular level, allows minimizing the role of high-temperature diffusion due to the high degree of homogenization, and is also quite simple and does not require complex equipment.
Полученные в результате сушки (200°С, 1 ч) рентгеноаморфные ксерогели подвергались термообработке (600°С, 1 ч) для формирования устойчивой кристаллической структуры нанопорошков.The X-ray amorphous xerogels obtained as a result of drying (200 ° C, 1 h) were heat treated (600 ° C, 1 h) to form a stable crystal structure of nanopowders.
Исследование термолиза синтезированных кристаллогидратов, осуществляли методом дифференциального термического анализа; в качестве примера на фиг. 2 представлен процесс термолиза ксерогеля состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 до УЗ-обработки - кривая 1 и после УЗ-обработки - кривая 2. Установлено, что основная стадия процесса дегидратации первично синтезированного кристаллогидрата без ультразвуковой обработки протекает в две стадии в интервале температур 60-240°С. В диапазоне температур 270-320°С наблюдается экзоэффект, связанный с началом кристаллизации кубического твердого раствора типа флюорита на основе оксида церия. Процессам дегидратации и разложения азотнокислых солей соответствуют потери массы ~40%. Температурный интервал дегидратации кристаллогидрата, подвергнутого ультразвуковой обработке, более узкий и осуществляется практически в одну стадию. Такие особенности связаны с тем, что ультразвуковые волны, воздействуя на порошок кристаллогидрата ослабляют связи между молекулами азотнокислых солей и молекулами кристаллизационной воды. При этом уменьшается дисперсность порошка, облегчая процессы дегидратации и разложения солей. Ультразвуковая обработка также влияет на кристаллизацию порошка, а именно, снижает температуру его перехода в кристаллическую фазу (290°С→250°С).The study of the thermolysis of the synthesized crystal hydrates was carried out by the method of differential thermal analysis; by way of example, in FIG. 2 shows the process of thermolysis of a xerogel with the composition (CeO 2 ) 0.95 (Sm 2 O 3 ) 0.05 before ultrasonic treatment -
По результатам рентгенофазового анализа установлено, что при 600°С в исследуемых порошках образуется кубический твердый раствор типа флюорита, со средним размером ОКР ~10 нм. Последующие обжиги при более высоких температурах (1300°С) не приводят к нарушению однофазности нанопорошков и керамики на их основе. В качестве примера последовательность образования кубического твердого раствора типа флюорита образца состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 представлена на фиг. 3.According to the results of X-ray phase analysis, it was found that at 600 ° C, a cubic solid solution of the fluorite type is formed in the studied powders, with an average CSR size of ~ 10 nm. Subsequent firing at higher temperatures (1300 ° C) does not lead to a violation of the single-phase nature of nanopowders and ceramics based on them. As an example, the formation sequence of a cubic fluorite type solid solution of the sample composition (CeO 2) 0.95 (Sm 2 O 3) 0.05 is shown in FIG. 3.
В таблице 1 представлены рентгеноструктурные характеристики исследуемого образца состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05.Table 1 shows X-ray diffraction characteristics of the sample of the test composition (CeO 2) 0.95 (Sm 2 O 3) 0.05.
Из синтезированного порошка заданного состава, теомообоаботанного при 600°С, методом одноосного холодного прессования при давлении 150 МПа формовали компакты, которые обжигали на воздухе при температуре 1300°С в трубчатой печи с программным управлением фирмы Nabertherm. Изотермическая выдержка составляла 2 ч, а скорость нагрева - 350-400°/ч. Достаточно большая скорость нагрева была выбрана, чтобы уменьшить скорость роста кристаллитов [8]. По данным РФА на фиг. 4 приведены изменения среднего размера ОКР образца состава (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 в зависимости от обработки ультразвуком в интервале температур 600-1300°С.From the synthesized powder of a given composition, thermo-treated at 600 ° C, compacts were formed by uniaxial cold pressing at a pressure of 150 MPa, which were fired in air at a temperature of 1300 ° C in a tubular furnace with program control from Nabertherm. The isothermal holding was 2 h, and the heating rate was 350-400 ° / h. A sufficiently high heating rate was chosen to reduce the rate of crystallite growth [8]. According to the XRF data in FIG. 4 shows changes in the average size of the OCD sample formulation (CeO 2) 0.95 (Sm 2 O 3) 0.05 as a function of sonification in the temperature range 600-1300 ° C.
Определение параметров микроструктуры синтезированных порошков осуществляли методом низкотемпературной адсорбции азота.The determination of the parameters of the microstructure of the synthesized powders was carried out by the method of low-temperature nitrogen adsorption.
В качестве примера на фиг. 5 приведены изотермы адсорбции-десорбции и дифференциальные кривые распределения пор по размерам для нанопорошков (термообработка 600°С) состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02.By way of example, in FIG. 5 shows the adsorption-desorption isotherms and differential curves of pore size distribution for the nanopowders (
Как видно из фиг. 5, характерный вид кривой адсорбции-десорбции относится к IV типу по классификации ИЮПАК, что свидетельствует о мезопористой структуре порошка. Вид капиллярно-конденсационного гистерезиса типа H1 по классификации ИЮПАК свидетельствует о преобладании цилиндрических мезопор (11 нм) [15].As seen in FIG. 5, the characteristic shape of the adsorption-desorption curve belongs to type IV according to the IUPAC classification, which indicates the mesoporous structure of the powder. The type of capillary-condensation hysteresis of the H1 type according to the IUPAC classification indicates the predominance of cylindrical mesopores (11 nm) [15].
Характеристики микроструктуры синтезированных порошков всех составов представлены в таблице 2.The characteristics of the microstructure of the synthesized powders of all compositions are presented in Table 2.
Оптимальные значения плотности, пористости и микротвердости полученных материалов являются необходимым условием функциональности электролитов твердооксидных топливных элементов [16, 17]. Важность этих характеристик обусловлена тем, что электролиты должны быть газонепроницаемыми [18]. В табл. 3 приведены физико-химические свойства керамики синтезированных составов.Optimal values of density, porosity, and microhardness of the obtained materials are a necessary condition for the functionality of electrolytes of solid oxide fuel cells [16, 17]. The importance of these characteristics is due to the fact that electrolytes must be gastight [18]. Table 3 shows the physicochemical properties of the ceramics of the synthesized compositions.
Температурная зависимость удельной электропроводности нанокерамики состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02, (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 и (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 в интервале температур 25-1000°С приведена на фиг. 6.Temperature dependence of the conductivity nanoceramics formulation (CeO 2) 0.98 (Sm 2 O 3) 0.02, (CeO 2) 0.95 (Sm 2 O 3) and 0.05 (CeO 2) 0.90 (Sm 2 O 3) 0.10 over the temperature range 25-1000 ° C is shown in FIG. 6.
Как видно из фиг. 6, при повышении температуры в диапазоне от 500 до 1000°С удельная электропроводность у всех трех образцов возрастает. Кроме того, с увеличением концентрации оксида самария ионная проводимость керамики увеличивается во всем исследованном диапазоне температур. Наибольшей ионной проводимостью обладает образец, содержащий 10 мол. % Sm2O3: σ700°C=1,3⋅10-2 См⋅см-1. Достигнутый эффект обусловлен образованием подвижных кислородных вакансий, обеспечивающих ионную проводимость электролитов в системе CeO2-Sm2O3 при гетеровалентном замещении катионов Се4+ на Sm3+. Образование кислородных вакансий описывается следующим квазихимическим уравнением в обозначениях Крегера-Винка: [19]As seen in FIG. 6, with an increase in temperature in the range from 500 to 1000 ° C, the electrical conductivity of all three samples increases. In addition, with an increase in the concentration of samarium oxide, the ionic conductivity of ceramics increases over the entire temperature range studied. The highest ionic conductivity is possessed by a sample containing 10 mol. % Sm 2 O 3 : σ 700 ° C = 1.3⋅10 -2 Scm -1 . The achieved effect is due to the formation of mobile oxygen vacancies, providing ionic conductivity of electrolytes in the CeO 2 -Sm 2 O 3 system upon heterovalent substitution of Ce 4+ cations by Sm 3+ . The formation of oxygen vacancies is described by the following quasi-chemical equation in the Kroeger-Wink notation: [19]
где - ион самария с отрицательным эффективным зарядом на месте иона церия, - кислородная вакансия с положительным эффективным зарядом, компенсирующим заряд допанта, - атом кислорода в регулярном узле с нейтральным зарядом.Where - samarium ion with a negative effective charge in place of the cerium ion, - oxygen vacancy with a positive effective charge that compensates for the dopant charge, - an oxygen atom in a regular site with a neutral charge.
В табл. 4 приведено соотношение ионной и электронной долей проводимости для исследованных образцов состава (CeO2)0,90(Sm2O3)0,10. Как следует из табл. 4, данные твердые электролиты обладают смешанной проводимостью с числом переноса ионов ti=0,82 (300°С) и ti=0,70 (700°С). Видно, что с повышением температуры резко возрастает вклад электронной составляющей в общую величину электропроводности.Table 4 shows the ratio of the ionic and electronic conductivity for the studied samples of the composition (CeO 2 ) 0.90 (Sm 2 O 3 ) 0.10 . As follows from the table. 4, these solid electrolytes have mixed conductivity with the ion transfer number t i = 0.82 (300 ° C) and t i = 0.70 (700 ° C). It is seen that with increasing temperature, the contribution of the electronic component to the total value of electrical conductivity increases sharply.
Как видно из фиг. 6 и табл. 3 и 4, температурная зависимость удельной электропроводности изучаемых твердых растворов на основе CeO2 носит полупроводниковый характер, полученные твердые растворы обладают кислородно-ионным механизмом проводимости с числами переноса ионов ti=0,82-0,71 в интервале температур 300-700°С.As seen in FIG. 6 and tab. 3 and 4, the temperature dependence of the specific electrical conductivity of the studied solid solutions based on CeO 2 is of semiconducting nature, the resulting solid solutions have an oxygen-ionic conduction mechanism with ion transport numbers t i = 0.82-0.71 in the temperature range 300-700 ° C ...
Полученные керамические нанокомпозиты по своим механическим (открытая пористость, плотность, микротвердость) и электрофизическим (величина, тип и механизм электропроводности) свойствам перспективны в качестве твердооксидных элетролитных материалов и могут быть рекомендованы для использования в качестве электролита для ТОТЭ.The obtained ceramic nanocomposites, in terms of their mechanical (open porosity, density, microhardness) and electrophysical (value, type and mechanism of electrical conductivity) properties, are promising as solid oxide electrolyte materials and can be recommended for use as an electrolyte for SOFCs.
При создании новых материалов для современной энергетики ключевым вопросом является разработка технологий получения высококачественных оксидных нанокомпозитов с заданными физико-химическими, электрическими и механическими свойствами. В результате исследований, проведенных в данной работе, предложена технология жидкофазного синтеза керамического материала в системе СеО2-Sm2O3 для создания электролита твердооксидного топливного элемента. Подобрано соотношение оксидов и оптимальные условия получения нанокристаллического мезопористого порошка твердого раствора на основе диоксида церия и выявлены условия его консолидации. Установлено, что синтезированная керамика в системе СеО2-Sm2O3 представляет собой твердые растворы с кристаллической кубической структурой типа флюорита (а=5,41848 ); характеризующаяся ОКР 68-81 нм (1300°С), открытой пористостью в интервале 2-6%, высокими значениями относительной плотности 96% и ионной проводимости σ700°C=1,3*10-2 См/см, числами ионного переноса ti=0,82-0,71 в интервале температур 300-700°С.When creating new materials for modern power engineering, the key issue is the development of technologies for obtaining high-quality oxide nanocomposites with specified physicochemical, electrical and mechanical properties. As a result of research carried out in this study, proposed technology phase synthesis of the ceramic material in the system CeO 2 -Sm 2 O 3 to create a solid oxide electrolyte fuel cell. The ratio of oxides and the optimal conditions for obtaining nanocrystalline mesoporous powder of a solid solution based on cerium dioxide have been selected, and the conditions for its consolidation have been identified. It was found that the synthesized ceramics in the СеО 2 -Sm 2 O 3 system are solid solutions with a crystalline cubic structure of the fluorite type (a = 5.41848 ); characterized by CSR 68-81 nm (1300 ° C), open porosity in the range 2-6%, high values of relative density 96% and ionic conductivity σ 700 ° C = 1.3 * 10 -2 S / cm, ion transfer numbers t i = 0.82-0.71 in the temperature range 300-700 ° C.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения предложенной технологии синтеза керамики состава (CeO2)0.98(Sm2O3)0.02, (CeO2)0.95(Sm2O3)0.05 и (CeO2)0.90(Sm2O3)0.10 для получения твердого электролита на основе диоксида церия для твердооксидных топливных элементов.Thus, the results obtained indicate that the proposed technology for the synthesis of ceramics with the composition (CeO 2 ) 0.98 (Sm 2 O 3 ) 0.02 , (CeO 2 ) 0.95 (Sm 2 O 3 ) 0.05 and (CeO 2 ) 0.90 (Sm 2 O 3 ) is promising. ) 0.10 to obtain a solid electrolyte based on cerium dioxide for solid oxide fuel cells.
ЛитератураLiterature
1. Борисов В.Н. Перспективы применения энергоустановок на топливных элементах в энергоснабжении. Твердооксидные топливные элементы: сб. науч.-техн. ст. Снежинск: Изд-во ВНИИТФ, 20031. Borisov V.N. Prospects for the use of power plants on fuel cells in power supply. Solid oxide fuel cells: collection of articles. scientific and technical Art. Snezhinsk: VNIITF Publishing House, 2003
2. Козлов С.И. Водородная энергетика: современное состояние, проблемы, перспективы. М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2009, 518 с.2. Kozlov S.I. Hydrogen energy: current state, problems, prospects. Moscow: Gazprom VNIIGAZ, 2009, 518 p.
3. Пономарева А.А., Иванова А.Г., Шилова О.А., Кручинина И.Ю. Современное состояние и перспективы изготовления и эксплуатации топливных элементов, работающих на метане (обзор). Физика и химия стекла, 2016, т. 42, №1, с. 7-32.3. Ponomareva A.A., Ivanova A.G., Shilova O.A., Kruchinina I.Yu. The current state and prospects for the manufacture and operation of methane fuel cells (review). Physics and chemistry of glass, 2016, vol. 42, no. 1, p. 7-32.
4. Nakamura A. and Wagner J.B., Defect structure, ionic conductivity, and diffusion in yttria stabilized zirconia and related oxide electrolytes with fluorite structure. J. Electrochem. Soc., 1986, Vol. 133, Iss. 8, pp. 1542-1548.4. Nakamura A. and Wagner J.B., Defect structure, ionic conductivity, and diffusion in yttria stabilized zirconia and related oxide electrolytes with fluorite structure. J. Electrochem. Soc., 1986, Vol. 133, Iss. 8, pp. 1542-1548.
5. Prasad D.H., Son J.-W., Kim B.-K., Lee H.-W., Lee J.-H. Synthesis of nano-crystalline Ce0.9Gd0.1O1.95 electrolyte by novel sol-gel thermolysis process for IT-SOFCs. Journal of the European Ceramic Society. 2008. V. 28. pp. 3107-3112.5. Prasad DH, Son J.-W., Kim B.-K., Lee H.-W., Lee J.-H. Synthesis of nano-crystalline Ce 0.9 Gd 0.1 O 1.95 electrolyte by novel sol-gel thermolysis process for IT-SOFCs. Journal of the European Ceramic Society. 2008. V. 28. pp. 3107-3112.
6. Родионов В.Г. Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. М.: ЭНАС, 2010. 352 с.6. Rodionov V.G. Energy: Problems of the Present and Opportunities for the Future. Moscow: ENAS, 2010.352 p.
7. Калинина М.В., Морозова Л.В., Егорова Т.Л., Арсентьев М.Ю., Дроздова И.А., Шилова О.А. Синтез и физико-химические свойства твердооксидного нанокомпозита на основе системы ZrO2-Y2O3-Gd2O3-MgO. Физика и химия стекла, 2016, Т. 42, №5, С. 670-679.7. Kalinina M.V., Morozova L.V., Egorova T.L., Arsentyev M.Yu., Drozdova I.A., Shilova O.A. Synthesis and physicochemical properties of a solid oxide nanocomposite based on the ZrO 2 -Y 2 O 3 -Gd 2 O 3 -MgO system. Glass Physics and Chemistry, 2016, V. 42, No. 5, pp. 670-679.
8. Хасанов О.Л., Двилис Э.С., Бикбаева З.Г. Методы компактирования и консолидации наноструктурных материалов и изделий. Изд-во Томского политехнического университета. 2008. - 212 с.8. Khasanov O.L., Dvilis E.S., Bikbaeva Z.G. Compaction and consolidation methods for nanostructured materials and products. Publishing house of the Tomsk Polytechnic University. 2008 .-- 212 p.
9. Duran P., Villegas М., Capel F., Recio P., Moure С., Low temperature sintering and microstructural development of nano scale Y-TZP ceramics. J. Eur. Ceram. Soc, 16, 945(1996)9. Duran P., Villegas M., Capel F., Recio P., Moure C., Low temperature sintering and microstructural development of nano scale Y-TZP ceramics. J. Eur. Ceram. Soc, 16, 945 (1996)
10. Арсентьев М.Ю., Тихонов П.А., Калинина M.B., Цветкова И.Н., Шилова О.А. Синтез и физико-химические свойства электродных и электролитных нанокомпозитов для суперконденсаторов. Физика и химия стекла, 2012, т. 38, №5, с. 653-664.10. Arsentiev M.Yu., Tikhonov P.A., Kalinina M.B., Tsvetkova I.N., Shilova O.A. Synthesis and physicochemical properties of electrode and electrolyte nanocomposites for supercapacitors. Physics and chemistry of glass, 2012, vol. 38, no. 5, p. 653-664.
11. Тихонов П.А., Кузнецов А.К., Кравчинская М.В. Прибор для измерения электронной и ионной проводимости окисных материалов. Заводская лаборатория, 1978, №7, с. 837-838.11. Tikhonov P.A., Kuznetsov A.K., Kravchinskaya M.V. A device for measuring the electronic and ionic conductivity of oxide materials. Factory laboratory, 1978, No. 7, p. 837-838.
12. Пивоварова А.П., Страхов В.И., Попов В.П. О механизме электронной проводимости в метаниобате лантана. Письма в ЖТФ, 2002, т. 28, №19, с. 43-4916. Стрекаловский В.Н., Полежаев Ю.М., Пальгуев С.Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения. М.: Наука, 1987 - 160 с.12. Pivovarova A.P., Strakhov V.I., Popov V.P. On the mechanism of electronic conductivity in lanthanum metaniobate. Letters to ZhTF, 2002, v. 28, no. 19, p. 43-4916. Strekalovsky V.N., Polezhaev Yu.M., Palguev S.F. Oxides with impurity disorder: composition, structure, phase transformations. Moscow: Nauka, 1987 - 160 p.
13. Стрекаловский В.Н., Полежаев Ю.М., Пальгуев С.Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: состав, структура, фазовые превращения. М.: Наука, 1987 - 160 с.13. Strekalovsky V.N., Polezhaev Yu.M., Palguev S.F. Oxides with impurity disorder: composition, structure, phase transformations. Moscow: Nauka, 1987 - 160 p.
14. Kovalenko A.S, Shilova О.А., Morozova L.V., Kalinina M.V., Drozdova I.A., Arsent'ev M.Yu. Feature of the Synthesis and the study of nanocrystalline cobalt-nickel spinel. Glass Physics and Chemistry, 2014, v. 40, no. 4, pp. 106-113.14. Kovalenko A.S, Shilova O.A., Morozova L.V., Kalinina M.V., Drozdova I.A., Arsent'ev M.Yu. Feature of the Synthesis and the study of nanocrystalline cobalt-nickel spinel. Glass Physics and Chemistry, 2014, v. 40, no. 4, pp. 106-113.
15. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 2-е изд. - 306 с.15. Greg S., Sing K. Adsorption, specific surface, porosity. Per. from English. - M .: Mir, 1984 .-- 2nd ed. - 306 p.
16. Государственный стандарт СССР. © Издательство стандартов. М. 1981. 32 с.16. State standard of the USSR. © Standards Publishing House. M. 1981.32 p.
17. Государственный стандарт ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. М.: Стандартинформ, 1976.17. State standard GOST 9450-76. Measurement of microhardness by indentation of diamond tips. M .: Standartinform, 1976.
18. Симоненко Т.Л., Калинина М.В., Симоненко Н.П., Симоненко Е.П., Хамова Т.В., Шилова О.А. Исследование процесса синтеза и физико-химических свойств нанопорошков и керамики в системе CeO2-Gd2O3 // Физика и химия стекла. 2018. Т. 44, №4. С. 373-383.18. Simonenko T.L., Kalinina M.V., Simonenko N.P., Simonenko E.P., Khamova T.V., Shilova O.A. Investigation of the synthesis process and physicochemical properties of nanopowders and ceramics in the CeO 2 -Gd 2 O 3 system // Glass Physics and Chemistry. 2018.Vol. 44, No. 4. S. 373-383.
19. Крёгер, Ф. Химия несовершенных кристаллов / Ф. Крёгер; [пер. с англ. В.П. Зломанова и др.; под ред. О.М. Полторака]. - М.: Мир, 1969. - 654 с.19. Kroeger, F. Chemistry of imperfect crystals / F. Kroeger; [trans. from English. V.P. Zlomanov and others; ed. O. M. Poltorak]. - M .: Mir, 1969 .-- 654 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122042A RU2741920C1 (en) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122042A RU2741920C1 (en) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2741920C1 true RU2741920C1 (en) | 2021-01-29 |
Family
ID=74554786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020122042A RU2741920C1 (en) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2741920C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786776C1 (en) * | 2022-09-07 | 2022-12-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | A method for manufacturing a composite material of a solid-electrolyte membrane of a medium-temperature fuel cell |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2237038C2 (en) * | 1998-03-31 | 2004-09-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Fluorite-type ceramic material |
KR100504937B1 (en) * | 2003-02-19 | 2005-07-29 | 주식회사 휘닉스피디이 | A process for producing ceo2 nano particles having a controlled particle size |
US20070184965A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-09 | National Taiwan University | Cerium-based oxide fiber and its fabricating method |
EP2518018A1 (en) * | 2009-12-25 | 2012-10-31 | Anan Kasei Co. Ltd. | Complex oxide, method for producing same, and exhaust gas purifying catalyst |
US20130196246A1 (en) * | 2007-09-05 | 2013-08-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel electrodes for solid oxide electrochemical cell, processes for producing the same, and solid oxide electrochemical cells |
-
2020
- 2020-06-29 RU RU2020122042A patent/RU2741920C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2237038C2 (en) * | 1998-03-31 | 2004-09-27 | Хальдор Топсеэ А/С | Fluorite-type ceramic material |
KR100504937B1 (en) * | 2003-02-19 | 2005-07-29 | 주식회사 휘닉스피디이 | A process for producing ceo2 nano particles having a controlled particle size |
US20070184965A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-09 | National Taiwan University | Cerium-based oxide fiber and its fabricating method |
US20130196246A1 (en) * | 2007-09-05 | 2013-08-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel electrodes for solid oxide electrochemical cell, processes for producing the same, and solid oxide electrochemical cells |
EP2518018A1 (en) * | 2009-12-25 | 2012-10-31 | Anan Kasei Co. Ltd. | Complex oxide, method for producing same, and exhaust gas purifying catalyst |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2786776C1 (en) * | 2022-09-07 | 2022-12-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | A method for manufacturing a composite material of a solid-electrolyte membrane of a medium-temperature fuel cell |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Structure, sinterability, chemical stability and conductivity of proton-conducting BaZr0. 6M0. 2Y0. 2O3− δ electrolyte membranes: the effect of the M dopant | |
Sailaja et al. | Chemically stable proton conducting doped BaCeO3 by citrate-EDTA complexing sol-gel process for solid oxide fuel cell | |
Li et al. | Synthesis of nano-crystalline Sm0. 5Sr0. 5Co (Fe) O3− δ perovskite oxides by a microwave-assisted sol–gel combustion process | |
Bansod et al. | Crystal structure, electrical and electrochemical properties of Cu co-doped Pr1. 3Sr0. 7NiO4+ δ mixed ionic-electronic conductors (MIECs) | |
Shilova et al. | Ceramic nanocomposites based on oxides of transition metals for ionistors | |
Chen et al. | Preparation, proton conduction, and application in ammonia synthesis at atmospheric pressure of La0. 9Ba0. 1Ga1–x Mg x O3–α | |
Moharil et al. | Nanostructured MIEC Ba0. 5Sr0. 5Co0. 6Fe0. 4O3− δ (BSCF5564) cathode for IT-SOFC by nitric acid aided EDTA–citric acid complexing process (NECC) | |
Antonova | Proton-conducting oxides based on LaScO 3: structure, properties and electrochemical applications. A focus review | |
Biswal et al. | Synthesis and characterization of Sr2+ and Mg2+ doped LaGaO3 by co-precipitation method followed by hydrothermal treatment for solid oxide fuel cell applications | |
CN109650873A (en) | A kind of Ca-W mixing and doping Bi2O3Method for preparing solid electrolyte | |
RU2741920C1 (en) | Method for liquid-phase synthesis of a nanostructured ceramic material in a ceo2 - sm2o3 system for producing an electrolyte of a solid oxide fuel cell | |
RU2614322C1 (en) | METHOD FOR LIQUID-PHASE SYNTHESIS OF MULTI-COMPONENT CERAMIC MATERIAL IN ZrO2-Y2O3-Gd2O3-MgO SYSTEM FOR PRODUCTION OF ELECTROLYTE FOR SOLID OXIDE FUEL CELL | |
Wu et al. | Rapid gas-phase synthesis of the perovskite-type BaCe0. 7Zr0. 1Y0. 1Yb0. 1O3− δ proton-conducting nanocrystalline electrolyte for intermediate-temperature solid oxide fuel cells | |
Wu | Defect chemistry and proton conductivity in barium-based perovskites | |
Kalinina et al. | Liquid-Phase Synthesis and Physical and Chemical Properties of Ceramic Electrolyte Nanomaterials in the CeO 2–Sm 2 O 3 System for Solid Oxide Fuel Cells | |
Shi et al. | Synthesis and characterization of La0. 85Sr0. 15Ga0. 80Mg0. 20O2. 825 by glycine combustion method and EDTA combustion method | |
Kalinina et al. | Effect of Liquid-Phase Synthesis Method of Nanopowders on Microstructure and Physicochemical Properties of Ceramics in CeO2–Sm2O3 System | |
RU2743341C1 (en) | Method for liquid-phase synthesis of nanoceramic materials in system of la2o3-mn2o3-nio for producing cathode electrodes of solid oxide fuel cell | |
Xu et al. | Synthesis, Electrical Properties and Chemical Stability of BaCe0. 7In0. 3-x Gd x O3-δ | |
Elameen et al. | Proton conductivity in multi-component ABO 4-type oxides | |
Bedarkova et al. | Novel co-doped protonic conductors BaLa1. 9Sr0. 1In1. 95M0. 05O6. 925 with layered perovskite structure | |
Morozova et al. | Synthesis and study of oxide and phosphor-silicate nanocomposites for the creation of new-generation supercapacitors | |
RU2601436C1 (en) | Ceramic material for interconnectors of fuel elements and method for production thereof | |
RU2784880C1 (en) | METHOD FOR LIQUID-PHASE SYNTHESIS OF NANOCERAMIC MATERIALS IN THE La2O3-SrO-Ni(Co,Fe)2O3 SYSTEM FOR CREATING CATHODE ELECTRODES OF A SOLID OXIDE FUEL CELL | |
Kalinina et al. | Synthesis and investigation of physical and chemical properties of nanopowders and ceramics in the La2O3–SrO–Ni (Co, Fe) 2O3 system |