Control of the Thermal Expansion of Strontium‐Doped Lanthanum Chromite Perovskites by B‐site Doping for High‐Temperature Solid Oxide Fuel Cell Separators

Mori, M.; Hiei, Yoshiko; Yamamoto, Tohru

doi:10.1111/j.1151-2916.2001.tb00741.x

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“…However, there are several problems associated with these perovskite materials: (i) poor sinterability in air due to the volatilization of Cr, (ii) insufficiently high electrical conductivity, and (iii) mismatching of the thermal expansion coefficients (TECs) with other SOFC components. To reduce the previously mentioned disadvantages, some researchers have studied this material by substituting alkaline earth metal ions or transition metal ions at the La and Cr sites, respectively [10][11][12][13][14]. In previous works, there have been many investigations on the effects of crystal structure, microstructure, and electrical conductivity behaviors for ionic substitutions for the A sites and B sites behavior.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

Electrical conduction behaviors of isovalent and acceptor dopants on B site of (La0.8Ca0.2)CrO3−δ perovskites

Wang

Hu³

et al. 2011

Ceramics International

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Section: Introductionmentioning

confidence: 98%

Electrical conduction behaviors of isovalent and acceptor dopants on B site of (La0.8Ca0.2)CrO3−δ perovskites

Wang

Hu³

et al. 2011

Ceramics International

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“…A função dos dopantes (Sr e Co) adotados neste trabalho tem o seguinte objetivo: o Sr é adicionado para melhorar as propriedades elétricas e o Co para melhorar o comportamento de sinterização favorecendo a densificação, além disso, sabese que a adição de Co é o modo mais efetivo de se aumentar o coeficiente de expansão térmica [5,24,42,52,91].…”

Section: Aplicaçõesunclassified

Cromito de lantânio: material para interconectores de células a combustível de óxido sólido - uma revisão

2015

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INTRODUÇÃOMaterial sintético de grande importância tecnológica, o cromito de lantânio ainda se destaca como o principal material capaz de conduzir eletricidade em altas temperaturas suportando diferentes tipos de atmosferas frente a materiais como os aços inoxidáveis. Neste trabalho são revisadas as características, as propriedades, as possíveis aplicações e o comportamento durante o processamento do cromito de lantânio e de composições com diferentes tipos e teores de elementos dopantes. Estrutura cristalinaO LaCrO 3 apresenta uma estrutura cristalina do tipo perovskita, sendo considerado como pseudo-perovskita ou perovskita distorcida, por não ser perfeitamente cúbica como normalmente ocorre nas demais perovskitas da família ABO 3 [1]. Formando-se a partir de 650 °C, o LaCrO 3 apresenta célula unitária do tipo ortorrômbica (Pnma), ocorrendo uma transformação alotrópica para a estrutura romboédrica (R3c) durante o aquecimento no intervalo de temperatura entre 240 e 280 °C, tendo como consequência redução no volume do retículo, principalmente devido à redução de tamanho no octaedro CrO 6 . [2,3]. Trabalhos existentes [4] sugerem que esta estrutura permanece estável até a temperatura aproximada de 1800 °C, onde ocorre a transformação da estrutura romboédrica para a cúbica (Pm-3m) [5,6] ) é um material cerâmico sintético, que apresenta como principais características boa condutividade elétrica em altas temperaturas (> 800 °C), estabilidade química e física em atmosferas oxidantes e redutoras e, significativa atividade catalítica quando na forma de pós. Estas características o tornam atrativo para diversas aplicações de interesse tecnológico, como catalisadores, resistências para fornos de alta temperatura e geração de energia elétrica, sendo que nesse campo é potencialmente o material mais adequado para utilização como interconector em células a combustível de óxido sólido (Solid Oxide Fuel Cell -SOFC). As características intrínsecas, propriedades e técnicas de processamento do cromito de lantânio são consideradas neste trabalho por meio de uma revisão dos principais estudos relatados ao longo dos últimos 40 anos. Palavras-chave: cromito de lantânio, SOFC, revisão. AbstractThe lanthanum chromite (LaCrO 3 ) is a synthetic ceramic material, which has as main characteristics of good electrical conductivity at high temperatures (> 800 °C), physical and chemical stability in oxidizing and reducing atmospheres, and a significant catalytic activity when used as powder. These features make it attractive for various technological applications such as catalysts, resistance to high temperature furnaces and electric power generation, and this field is potentially the most appropriate material for use as interconnector in Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). The intrinsic characteristics, properties and processing of lanthanum chromite are detailed in this paper through a review of major studies reported over the past 40 years.

show abstract

“…Las soluciones sólidas de cromita de lantano substituidas con Ca fueron seleccionadas con el propósito de obtener pastillas con una densidad real por arriba del 95%, puesto que la presencia de Ca en una concentración de hasta 20% molar, favorece la sinterización en presencia de fases liquidas transitorias (11)(12)(13). En el caso particular de la substitución parcial de Cr 3+ por Al 3+ , ésta se efectuó con el objetivo de controlar el coeficiente de expansión térmica del compuesto, puesto que el ión Al permite obtener un coeficiente de expansión térmica similar al del electrolito sólido (10.3x10 -6 /ºC de 25 a 1000ºC) cuando se incorpora en una cantidad menor al 10% molar; por arriba de esta concentración se disminuye considerablemente la conductividad eléctrica del compuesto (14). Cabe hacer mención que todas las soluciones empleadas y el gel fueron preparadas en una caja de guantes con una atmósfera de N 2 , para evitar la hidratación de los cloruros y la carbonatación del gel hidróxido complejo, la coprecipitación del gel hidróxido complejo se realizó a temperatura ambiente (25°C).…”

Section: +unclassified

Síntesis y sinterización de soluciones sólidas de cromita de lantano obtenidas por el método de coprecipitación en medio alcalino

Rendón-Ángeles¹,

M.²,

Rodríguez-Galicia³

et al. 2004

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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3 y AlCl 3 en dos diferentes relaciones volumétricas (9.5:0.5 y 9:1). El pH de la solución se ajustó a un valor de 13 mediante la adición del medio de coprecipitación (solución de NaOH 0.5 M). Posteriormente se agregaron las soluciones de las sales LaCl 3 y CaCl 2 en una relación volumétrica de 8:2. De acuerdo a los termogramas, se determinó que el pico correspondiente a la trasformación cristalina del gel amorfo inicia por debajo de los 750°C. De acuerdo a estos resultados, la cristalización del gel coprecipitado se realizó mediante tratamiento térmico a 900ºC por 3 horas, en atmósfera de aire. Los polvos obtenidos fueron compactados mediante prensado isostático en frío a 200 MPa, y las pastillas fueron sinterizadas a temperaturas en el rango de 1300-1500ºC por intervalos de tiempo de 1, 3, 5 horas en atmósfera de aire. Las densidades máximas alcanzadas para las soluciones sólidas de Ca 2+ fueron mayores al 95% de la densidad teórica del compuesto cromita de lantano. Palabras Claves: Soluciones Sólidas de Cromita de lantano, Coprecipitación, Medio Alcalino, Polvos Namométricos, Sinterización. Synthesis and Sintering of Lanthanum Chromite Solid Solutions Prepared by the Alkaline Coprecipitation Method.In the present work, three different solid solutions of lanthanum chromite, La 0.8 Ca 0.2 Cr 1-x Al x O 3 , where Al= 5 y 10 % molar; and LaCr 0.9 Al 0.1 O 3 , were prepared by the alkaline coprecipitation method. The preparation of the precursor gel was carried out by mixing solutions of Cr(NO 3 ) 3 and AlCl 3 at two volumetric ratios (9.5:0.5 and 9:1). The pH of the main solution was adjusted to a value 13 by adding a 0.5 M NaOH solution. The admixture of LaCl 3 and CaCl 2 was then added to the latter solution, resulting in the coprecipitation of a precursor gel. Thermal analysis of the precursor gels showed that the crystallization peak of the amorphous gel occurred below 750°C. Thus, crystallization of the gel was carried out at 900ºC for 3 hours in air. Pellets were prepared by cold isostatic pressing at 200 MPa, and sintering was carried out at different temperatures between 1300-1500ºC for reaction intervals between 1-5 hours in air. The maximum apparent density achieved on each of the lanthanum chromite solid solutions doped with Ca was 95% of the theoretical density.

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Control of the Thermal Expansion of Strontium‐Doped Lanthanum Chromite Perovskites by B‐site Doping for High‐Temperature Solid Oxide Fuel Cell Separators

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Electrical conduction behaviors of isovalent and acceptor dopants on B site of (La0.8Ca0.2)CrO3−δ perovskites

Electrical conduction behaviors of isovalent and acceptor dopants on B site of (La0.8Ca0.2)CrO3−δ perovskites

Cromito de lantânio: material para interconectores de células a combustível de óxido sólido - uma revisão

Síntesis y sinterización de soluciones sólidas de cromita de lantano obtenidas por el método de coprecipitación en medio alcalino

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