Синтез и исследование электролитных и электродных материалов в системах СeO2–Nd2O3 и Gd2O3–La2O3–SrO–Ni(Co)2O3–δ для среднетемпературных топливных элементов

Abstract

Методом совместной кристаллизации растворов азотнокислых солей с ультразвуковой обработкой синтезированы ксерогели, высокодисперсные мезопористые порошки состава: (СeO2)1-x(Nd2O3)x (x = 0,02; 0,05; 0,10); Gd1–xSrxCo0,5O3–δ (х = 0,1, 0,15, 0,2, 0, 25); Gd0.4Sr0.1Ni0,5O3–δ; Gd0,125La0,125Sr0,25Co0,5O3–δ — и на их основе получены нанокерамические материалы с кристаллической кубической структурой типа флюорита, орторомбической и тетрагональной структурой типа перовскита с ОКР ~55–90 нм (1300◦С) соответственно. Изучены физико-химические свойства полученной керамики; выявлено, что она обладает открытой пористостью 7–11% для состава: (СeO2)1-x(Nd2O3)x и 17–42% для материалов состава Gd1–xSrxCo0,5O3–δ, Gd0.4Sr0.1Ni0,5O3–δ и Gd0,125La0,125Sr0,25Co0,5O3–δ. Материалы на основе оксида церия обладают преимущественно ионным (числа переноса ионов ti = 0.71–0.89 в интервале 300–700◦С) типом электропроводности, обусловленным образованием подвижных кислородных вакансий при гетеровалентном замещении Се4+ на Nd3+; σ700ºС = 0.31·10–2 См/см. Твердые растворы на основе никелата и кобальтита лантана обладают смешанной электронно-ионной проводимостью, σ700ºС = 0.59∙10–1 См/см с числами переноса te = 0.92–0.99 ti = 0.08–0.01. Показана перспективность использования полученных керамических материалов в качестве твердооксидных электролитов и электродов среднетемпературных топливных элементов.