RU2774865C1 - Method for producing an anode material based on cerium aluminate - Google Patents
Method for producing an anode material based on cerium aluminate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774865C1 RU2774865C1 RU2022103100A RU2022103100A RU2774865C1 RU 2774865 C1 RU2774865 C1 RU 2774865C1 RU 2022103100 A RU2022103100 A RU 2022103100A RU 2022103100 A RU2022103100 A RU 2022103100A RU 2774865 C1 RU2774865 C1 RU 2774865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminate
- cerium
- synthesis
- anode material
- carried out
- Prior art date
Links
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- VXLGWCOZCKOULK-UHFFFAOYSA-K aluminum;cerium(3+);trihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al].[Ce+3] VXLGWCOZCKOULK-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 claims abstract description 3
- OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYSA-N Cerium(IV) oxide Chemical compound [O-2]=[Ce+4]=[O-2] OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- HDXXSUQVQKJEBI-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;cerium Chemical compound [Ce].OC(O)=O HDXXSUQVQKJEBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- AIRCTMFFNKZQPN-UHFFFAOYSA-N AlO Inorganic materials [Al]=O AIRCTMFFNKZQPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229940091292 Alo Drugs 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 5
- MSMNVXKYCPHLLN-UHFFFAOYSA-N azane;oxalic acid;hydrate Chemical compound N.N.O.OC(=O)C(O)=O MSMNVXKYCPHLLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N Ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical class [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229960005069 Calcium Drugs 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N Dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к получению материала на основе алюмината церия, который может быть использован в качестве анодного материала для твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) электрохимических устройств, применяемых в электроэнергетике. The invention relates to the production of a material based on cerium aluminate, which can be used as an anode material for solid oxide fuel cells (SOFC) of electrochemical devices used in the electric power industry.
К анодным материалам для ТОТЭ предъявляются требования по высокой электронной и ионной проводимости, химической устойчивости в восстановительной среде, хорошему спеканию с электролитом при отсутствии химического взаимодействия, а также коэффициенту термического расширения близкому к электролиту, высокой скорости электродной реакции, высокой термомеханической стабильности и высокой пористости.Anode materials for SOFC are subject to requirements for high electronic and ionic conductivity, chemical resistance in a reducing environment, good sintering with electrolyte in the absence of chemical interaction, as well as a thermal expansion coefficient close to electrolyte, high electrode reaction rate, high thermomechanical stability and high porosity.
Несмотря на большое разнообразие существующих электролитов для ТОТЭ, требуется индивидуальный подбор химически совместимых с ними электродных материалов, поэтому разработка новых способов получения анодных материалов остается актуальной.Despite the wide variety of existing electrolytes for SOFCs, an individual selection of electrode materials chemically compatible with them is required, so the development of new methods for producing anode materials remains relevant.
Известен материал – алюминат церия состава CeAlO3, синтез которого осуществляют двумя основными способами – твердофазным и сжиганием раствора. Основная проблема в синтезе CeAlO3, где церий присутствует в степени окисления +3, заключается в стабилизации этой степени окисления, поскольку для церия на воздухе устойчива степень окисления +4.Known material - cerium aluminate composition CeAlO 3 , the synthesis of which is carried out in two main ways - solid-phase and combustion of the solution. The main problem in the synthesis of CeAlO 3 , where cerium is present in the +3 oxidation state, is the stabilization of this oxidation state, since the +4 oxidation state is stable for cerium in air.
В способе сжиганием раствора в качестве исходных веществ используются мочевина и глицин в разных соотношениях, а также нитраты алюминия и церия [Aruna S.T, Kini N.S, Satish S., Rajam K.S., Synthesis of nanocrystalline CeAlO3 by solution-combustion route // Materials Chemistry and Physics – 2010. - № 119. – P. 485–489]. Вначале готовится раствор с определенными пропорциями топлива (органические реагенты) и нитратов в минимальном количестве воды, который затем вносится в предварительно разогретую до 500°С печь. Реакцию проводят в цилиндрическом алюминиевом тигле, где раствор сгорает через несколько минут, образуя губчатую массу. Подбирая оптимальное соотношение глицина и мочевины, можно получить однофазный CeAlO3. Однако следует отметить, что получение керамического образца из порошка, полученного сжиганием раствора, также требует температуры выше 1000°С и восстановительной атмосферы, поскольку CeAlO3 окисляется на воздухе выше 600°С. Таким образом, для получения анодного материала состава CeAlO3 требуется аппаратное оформление такое же, как при твердофазном методе синтеза. In the solution combustion method, urea and glycine are used as starting materials in different proportions, as well as aluminum and cerium nitrates [Aruna ST, Kini NS, Satish S., Rajam KS, Synthesis of nanocrystalline CeAlO 3 by solution-combustion route // Materials Chemistry and Physics - 2010. - No. 119. - P. 485–489]. First, a solution is prepared with certain proportions of fuel (organic reagents) and nitrates in a minimum amount of water, which is then introduced into a furnace preheated to 500°C. The reaction is carried out in a cylindrical aluminum crucible, where the solution burns out after a few minutes, forming a spongy mass. Selecting the optimal ratio of glycine and urea, you can get single-phase CeAlO 3 . However, it should be noted that the preparation of a ceramic sample from a powder obtained by burning a solution also requires a temperature above 1000°C and a reducing atmosphere, since CeAlO 3 is oxidized in air above 600°C. Thus, in order to obtain an anode material with the composition CeAlO 3 , the apparatus design is the same as in the case of the solid-phase synthesis method.
В твердофазном способе получения керамики CeAlO3 [X. Wang, H. Yamada, K. Nishikubo and C.-N. Xu. Synthesis and Electric Property of CeAlO3 Ceramics // Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 2, 2005, pp. 961–963] в качестве исходных веществ использовались альфа-Al2O3 оксид алюминия (99.999%, Kojundo Chemical Lab. Co.), нитрат церия Ce(NO3)3⋅5.3H2O (99.9%, Kojundo Chemical Lab. Co.) и борная кислота H3BO3 (99.99%, Aldrich Chemical) в качестве флюса. Эти реагенты смешивались в агатовой ступке в этаноле, высушивались и прокаливались при 900°С в течение 4 ч в восстановительной атмосфере (Ar + 5 % H2). После прокаливания смесь была снова перетерта, а затем спрессована в таблетки диаметром 10 мм. Таблетки спекались при 1350–1600°C в течение 4 ч в восстановительной атмосфере (Ar + 5% H2). Керамика на основе CeAlO3 с пористостью 40 % получена при 1600°С без добавления флюса H3BO3, а керамика с пористостью 6 % была получена при 1450°С с добавлением флюса 5 % мол. H3BO3.In the solid-phase method of obtaining ceramics CeAlO 3 [X. Wang, H. Yamada, K. Nishikubo and C.-N. Xu. Synthesis and Electric Property of CeAlO 3 Ceramics // Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, no. 2, 2005, pp. 961–963] alpha-Al 2 O 3 aluminum oxide (99.999%, Kojundo Chemical Lab. Co.), cerium nitrate Ce(NO 3 ) 3 ⋅5.3H 2 O (99.9%, Kojundo Chemical Lab. Co.) were used as starting materials. Co.) and boric acid H 3 BO 3 (99.99%, Aldrich Chemical) as a flux. These reagents were mixed in an agate mortar in ethanol, dried, and calcined at 900°C for 4 h in a reducing atmosphere (Ar + 5 % H2). After calcination, the mixture was ground again and then pressed into
Вышеописанный твердофазный способ получения керамики CeAlO3 характеризуется высокой температурой синтеза (1600°С без использования флюса − борной кислоты Н3ВО3). При этом для снижения температуры синтеза до 1400°С требуется использование борной кислоты Н3ВО3, что приводит к снижению на 1.5 порядка электропроводности керамики (с 10-7 до 5⋅10-9 Ом-1⋅см-1 при 25°С), недостаточной для ее использования в качестве анода ТОТЭ.The above-described solid-phase method for producing CeAlO ceramics3 characterized by a high temperature of synthesis (1600°C without the use of flux - boric acid H3IN3). In this case, to reduce the synthesis temperature to 1400°C, the use of boric acid H3IN3,that leads to decrease by 1.5 orders of magnitude in the electrical conductivity of ceramics (from 10-7 up to 5⋅10-9 Ohm-one⋅cm-one at 25°C), insufficient for its use as an SOFC anode.
Задачей изобретения является разработка способа получения анодного материала для ТОТЭ – керамики на основе алюмината церия, в которой церий присутствует в степени окисления +3, обладающей электропроводностью, достаточной для использования в качестве анода ТОТЭ, и снижение температуры синтеза.The objective of the invention is to develop a method for producing an anode material for SOFC - ceramics based on cerium aluminate, in which cerium is present in the +3 oxidation state, which has electrical conductivity sufficient to be used as an SOFC anode, and to reduce the synthesis temperature.
Для этого предложен способ получения анодного материала на основе алюмината церия, характеризующийся тем, что получают твердый раствор на основе алюмината церия состава Сe1-хCaхAlO3-0,5х, где 0<х≤0.1, который синтезируют из смеси порошков оксида или карбоната церия, оксида алюминия, а также карбоната кальция в необходимом стехиометрическом количестве по отношению к массе получаемого алюмината, в которую добавляют восстановитель – оксалат аммония в соотношении 1:1 на моль алюмината, синтез осуществляют с использованием ступенчатого отжига, который ведут вначале при температуре 1000°С в течение 12 часов, а затем при 1400°С в течение 96 часов в потоке азота со скоростью 5 л/мин. For this purpose, a method is proposed for obtaining an anode material based on cerium aluminate, characterized in that a solid solution based on cerium aluminate of the composition Ce 1-x Ca x AlO 3-0.5x is obtained, where 0<x≤0.1, which is synthesized from a mixture of oxide powders or cerium carbonate, aluminum oxide, as well as calcium carbonate in the required stoichiometric amount relative to the mass of the resulting aluminate, to which the reducing agent is added - ammonium oxalate in a ratio of 1: 1 per mole of aluminate, the synthesis is carried out using stepwise annealing, which is first carried out at a
Анодный материал в виде твердого раствора Сe1-хCaхAlO3-0,5х, где 0<х≤0.1, имеет повышенную электропроводность, например, при 400°С ее величина по сравнению с CeAlO3 повышается с 10-3 до 10-2 Ом-1⋅см-1. Частичное замещение церия на кальций при создании твердого раствора приводит к увеличению электропроводности как результат появления кислородной нестехиометрии.The anode material in the form of a solid solution Ce 1-x Ca x AlO 3-0.5x , where 0<x≤0.1, has an increased electrical conductivity, for example, at 400 ° C, its value increases from 10 -3 to 10 compared to CeAlO 3 -2 ohm -1 ⋅cm -1 . Partial replacement of cerium by calcium during the creation of a solid solution leads to an increase in electrical conductivity as a result of the appearance of oxygen nonstoichiometry.
Понижение температуры синтеза получаемого материала, вероятно, обусловлено использованием карбоната или оксида церия. The decrease in the synthesis temperature of the obtained material is probably due to the use of carbonate or cerium oxide.
Использование в способе оксалата аммония обусловлено тем, что оксалат аммония при нагревании разлагается с образованием газообразных продуктов NH3, CO2 и СО, которые создают восстановительную атмосферу. При соотношении оксалата аммония 1:1 на моль алюмината обеспечивается необходимая концентрация восстановителя, при которой сохраняется степень окисления церия +3, и окисление до степени окисления +4 не происходит. The use of ammonium oxalate in the process is due to the fact that, when heated, ammonium oxalate decomposes to form gaseous products NH 3 , CO 2 and CO, which create a reducing atmosphere. At a ratio of ammonium oxalate of 1:1 per mole of aluminate, the necessary concentration of the reducing agent is provided, at which the oxidation state of cerium +3 is maintained, and oxidation to the oxidation state of +4 does not occur.
Таким образом, предложенный способ позволяет на порядок повысить электропроводность анодного материала, понизить температуру синтеза с 1600°С до 1400°С без использования борной кислоты Н3ВО3 в качестве флюса. Понижение температуры с 1600°С до 1400°С, и оксалата аммония – в качестве восстановителя, упрощает аппаратурное оформление процесса, а также позволяет уменьшить его стоимость.Thus, the proposed method makes it possible to increase the electrical conductivity of the anode material by an order of magnitude, to lower the synthesis temperature from 1600°C to 1400°C without using boric acid H 3 BO 3 as a flux. Lowering the temperature from 1600°C to 1400°C, and ammonium oxalate as a reducing agent, simplifies the instrumentation of the process and also reduces its cost.
Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении электропроводности анодного материала на основе алюмината церия, снижении температуры его синтеза, упрощении аппаратурного оформления процесса и снижении его стоимости.The new technical result achieved by the claimed method consists in increasing the electrical conductivity of the anode material based on cerium aluminate, lowering the temperature of its synthesis, simplifying the hardware design of the process and reducing its cost.
Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 приведена рентгенограмма 
Для синтеза материала состава Сe1-хCaхAlO3-0,5х, где 0<х≤0.1, использовали порошки Ce2(CO3)3 или Сe2O3, или СeO2 «чда», Al2O3 «чда» и CaCO3 «чда».For the synthesis of a material with the composition Ce 1-x Ca x AlO 3-0.5x , where 0<x≤0.1, powders of Ce 2 (CO 3 ) 3 or Ce 2 O 3 , or CeO 2 "pure", Al 2 O 3 were used "chda" and CaCO 3 "chda".
Пример 1. Для синтеза 10 г Сe0.9Ca0.1AlO2.95 использовали навески: 10.1383 г Ce2(CO3)3, 0.4899 г CaCO3 и 2.4955 г Аl2О3. Также из расчета в мольном соотношении 1:1 Cе / (NH4)2С2О4⋅Н2О добавляли примерную навеску оксалата аммония гидрата 5,97 г на 10 г Сe0.9Ca0.1AlO2.95. Навески исходных веществ были перетерты в агатовой ступке в среде этилового спирта, а затем спрессованы в несколько таблеток диаметра 2 см гидравлическим прессом при давлении на манометре ~40 атмосфер. Корундовую лодочку с образцами в виде прессованных таблеток помещали в трубчатую печь из непористой муллит-кремнеземистой керамической трубки с пробками из вакуумной резины и карбид-кремниевыми нагревательными стержнями. Ступенчатый отжиг вели вначале при температуре 1000°С в течение 12 часов, а затем при 1400°С в течение 96 часов в потоке азота со скоростью 5 л/мин. На выходе этот поток газа пропускали через жидкостный затвор с низколетучей жидкостью – дибутилфталатом во избежание диффузии воздуха противотоком, а затем газ уходил в вытяжную вентиляцию. Example 1. For the synthesis of 10 g of Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 , weighed portions were used: 10.1383 g of Ce 2 (CO 3 ) 3 , 0.4899 g of CaCO 3 and 2.4955 g of Al 2 O 3 . Also, based on a molar ratio of 1:1 Ce / (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ⋅H 2 O, an approximate weight of ammonium oxalate hydrate 5.97 g per 10 g Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 was added. Samples of the initial substances were ground in an agate mortar in an ethanol medium and then pressed into
Пример 2. Для синтеза 10 г Сe0,9Ca0,1AlO2,95 использовали навески: 7.2301 г Сe2O3 0.4899 г CaCO3 и 2.4955 г Аl2О3. Также из расчета в мольном соотношении 1:1 Cе / (NH4)2С2О4⋅Н2О добавляли примерную навеску оксалата аммония гидрата 5.97 г на 10 г Сe0.9Ca0.1AlO2.95. Далее синтез вели аналогично примеру 1.Example 2. For the synthesis of 10 g of Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 , samples were used: 7.2301 g of Ce 2 O 3 0.4899 g of CaCO 3 and 2.4955 g of Al 2 O 3 . Also, based on a molar ratio of 1:1 Ce / (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ⋅H 2 O, an approximate weight of ammonium oxalate hydrate 5.97 g per 10 g Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 was added. Further synthesis was carried out similarly to example 1.
Пример 3. Для синтеза 10 г Сe0,9Ca0,1AlO2,95 использовали навески: 7.2311 г СeO2 0.4899 г CaCO3 и 2.4955 г Аl2О3. Также из расчета в мольном соотношении 1:1 Cе / (NH4)2С2О4⋅Н2О добавляли примерную навеску оксалата аммония гидрата 5.97 г на 10 г Сe0.9Ca0.1AlO2.95. Далее синтез вели аналогично примеру 1.Example 3. For the synthesis of 10 g of Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 , samples were used: 7.2311 g of CeO 2 0.4899 g of CaCO 3 and 2.4955 g of Al 2 O 3 . Also, based on a molar ratio of 1:1 Ce / (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ⋅H 2 O, an approximate weight of ammonium oxalate hydrate 5.97 g per 10 g Ce 0.9 Ca 0.1 AlO 2.95 was added. Further synthesis was carried out similarly to example 1.
Пример 4. Для синтеза 10 г Сe0.98Ca0.02AlO2.99 использовали навески: 7.9264 г СeO2 (или 7.9253 г Сe2O3 , или 11.1133 г Ce2(CO3)3), 0.0986 г CaCO3 и 2.5121 г Аl2О3. Также из расчета в мольном соотношении 1:1 Cе / (NH4)2С2О4⋅Н2О добавляли примерную навеску оксалата аммония гидрата 6 г на 10 г Сe0.98Ca0.02AlO2.99. Далее синтез вели аналогично примеру 1.Example 4. For the synthesis of 10 g Ce 0.98 Ca 0.02 AlO 2.99 , weighed portions were used: 7.9264 g CeO 2 (or 7.9253 g Ce 2 O 3 , or 11.1133 g Ce 2 (CO 3 ) 3 ), 0.0986 g CaCO 3 and 2.5121 g Al 2 About 3 . Also, at a molar ratio of 1:1 Ce / (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ⋅H 2 O, an approximate weight of ammonium oxalate hydrate 6 g per 10 g Ce 0.98 Ca 0.02 AlO 2.99 was added. Further synthesis was carried out similarly to example 1.
Пример 5. Для синтеза 10 г Сe0.95Ca0.05AlO2.975 использовали навески: 7.4334 г СeO2 (или 7.4323 г Сe2O3 , или 10.4220 г Ce2(CO3)3), 0.2386 г CaCO3 и 2.4302 г Аl2О3. Также из расчета в мольном соотношении 1:1 Cе / (NH4)2С2О4⋅Н2О добавляли примерную навеску оксалата аммония гидрата 6 г на 10 г Сe0.95Ca0.05AlO2.975. Далее синтез вели аналогично примеру 1.Example 5. For the synthesis of 10 g Ce 0.95 Ca 0.05 AlO 2.975 , the following samples were used: 7.4334 g CeO 2 (or 7.4323 g Ce 2 O 3 , or 10.4220 g Ce 2 (CO 3 ) 3 ), 0.2386 g CaCO 3 and 2.4302 g Al 2 About 3 . Also, based on a molar ratio of 1:1 Ce / (NH 4 ) 2 C 2 O 4 ⋅H 2 O, an approximate weight of ammonium oxalate hydrate 6 g per 10 g Ce 0.95 Ca 0.05 AlO 2.975 was added. Further synthesis was carried out similarly to example 1.
Таким образом, заявляемый способ получения анодного материала на основе алюмината церия, позволяет повысить электропроводность анодного материала, понизить температуру его синтеза до 1400°С и не использовать в качестве флюса борную кислоту Н3ВО3. Указанные преимущества предлагаемого способа имеют существенное значение для его использования в промышленных условиях.Thus, the inventive method for producing an anode material based on cerium aluminate makes it possible to increase the electrical conductivity of the anode material, lower the temperature of its synthesis to 1400°C and not use boric acid H 3 BO 3 as a flux. These advantages of the proposed method are essential for its use in industrial conditions.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774865C1 true RU2774865C1 (en) | 2022-06-23 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0188868A1 (en) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Westinghouse Electric Corporation | Ceramic compound and air electrode materials for high-temperature electrochemical cells |
| WO2004013882A2 (en) * | 2001-06-29 | 2004-02-12 | Nextech Materials, Ltd. | Nano-composite electrodes and method of making the same |
| RU2323506C2 (en) * | 2002-10-25 | 2008-04-27 | Пирелли Энд К. С.П.А. | Solid-oxidant fuel cell using ceramic anode |
| RU2361332C1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-10 | "ГОУ ВПО Уральский государственный университет им. А.М. Горького" | Fuel element |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0188868A1 (en) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Westinghouse Electric Corporation | Ceramic compound and air electrode materials for high-temperature electrochemical cells |
| WO2004013882A2 (en) * | 2001-06-29 | 2004-02-12 | Nextech Materials, Ltd. | Nano-composite electrodes and method of making the same |
| RU2323506C2 (en) * | 2002-10-25 | 2008-04-27 | Пирелли Энд К. С.П.А. | Solid-oxidant fuel cell using ceramic anode |
| RU2361332C1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-10 | "ГОУ ВПО Уральский государственный университет им. А.М. Горького" | Fuel element |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| X. Wang, H. Yamada, K. Nishikubo and C.-N. Xu. Synthesis and Electric Property of CeAlO3 Ceramics // Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 44. No. 2, 2005, pp. 961-963. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Chemical stability study of BaCe 0.9 Nd 0.1 O 3-α high-temperature proton-conducting ceramic | |
| JP5126535B2 (en) | Composite type mixed conductor | |
| Ullmann et al. | Correlation between thermal expansion and oxide ion transport in mixed conducting perovskite-type oxides for SOFC cathodes | |
| JP7074911B2 (en) | Membrane electrode assembly of electrochemical devices, fuel cells, electrochemical hydrogen pumps, and hydrogen sensors | |
| Shuk et al. | Hydrothermal synthesis and properties of mixed conductors based on Ce1− xPrxO2− δ solid solutions | |
| Dikmen et al. | Hydrothermal synthesis and properties of Ce1− xLaxO2− δ solid solutions | |
| US10014529B2 (en) | Triple conducting cathode material for intermediate temperature protonic ceramic electrochemical devices | |
| Tsvinkinberg et al. | Structure, thermal expansion and electrical conductivity of La2–xGdxNiO4+ δ (0.0≤ x≤ 0.6) cathode materials for SOFC applications | |
| CA2297578A1 (en) | Mixed conducting cubic perovskite for ceramic ion transport membrane | |
| Wang et al. | Chemical stability, ionic conductivity of BaCe0. 9− xZrxSm0. 10O3− α and its application to ammonia synthesis at atmospheric pressure | |
| Zhao et al. | Carbonates formed during BSCF preparation and their effects on performance of SOFCs with BSCF cathode | |
| Tomita et al. | Proton conduction at the surface of Y-doped BaCeO 3 and its application to an air/fuel sensor | |
| JP4092106B2 (en) | Compounds derived from La2Mo2O9 and their use as ion conductors | |
| Chen et al. | Preparation, proton conduction, and application in ammonia synthesis at atmospheric pressure of La0. 9Ba0. 1Ga1–x Mg x O3–α | |
| RU2774865C1 (en) | Method for producing an anode material based on cerium aluminate | |
| Cheng et al. | Effects of Mg2+ addition on structure and electrical properties of gadolinium doped ceria electrolyte ceramics | |
| Balachandran et al. | Mixed-conducting dense ceramic membranes for air separation and natural gas conversion | |
| RU2777104C1 (en) | Method for obtaining cerium aluminate | |
| Gorelov et al. | Synthesis and properties of high-density protonic solid electrolyte BaZr 0.9 Y 0.1 O 3− α | |
| Schmutzler et al. | Fabrication of Dense, Shaped Barium Cerate by the Oxidation of Solid Metal‐Bearing Precursors | |
| EP4398269A1 (en) | Oxide ion conductive solid electrolyte | |
| JP4788867B2 (en) | Oxide ion conductive material comprising powder of bismuth / erbium / tungsten oxide solid solution and method for producing the same | |
| EP4431482A1 (en) | Oxide ion-conducting solid electrolyte | |
| EP4398268A1 (en) | Oxide ion-conducting solid electrolyte | |
| Pasierb et al. | Application of proton-conducting SrCeO3 for construction of potentiometric hydrogen gas sensor |