Подвижность кислорода материалов твердооксидных топливных элементов и каталитических мембран (обзор)

Владислав Александрович Садыков, Екатерина Михайловна Садовская, Никита Федорович Еремеев, Павел Иванович Скрябин, Алексей Вячеславович Краснов, Yu N. Bespalko, Svetlana N. Pavlova, Yu E. Fedorova, E. Y. Pikalova, A. V. Shlyakhtina

Результат исследования: Научные публикации в периодических изданияхстатья

Аннотация

Одним из важных факторов, определяющих электрохимическую активность электродов твердооксидных топливных элементов, а также проницаемость кислород- и протонпроводящих мембран на основе материалов со смешанной электронной и кислород-ионной проводимостью, является транспорт кислорода: его подвижность и реакционная способность. В настоящей работе обобщены данные по кислородному транспорту, полученные для ряда материалов таких устройств с использованием современных методик изотопного обмена кислорода. На основании разработанной модели диффузии и обмена кислорода, ряд материалов ТОТЭ и мембран был изучен методом изотопного обмена кислорода с 18O2 и C18O2 в изотермическом и термопрограммированном режимах с использованием закрытого и проточного реакторов. Для материалов твердых электролитов (допированные диоксиды церия и циркония), а также протонпроводящих материалов (Ln5.5(Mo,W)O11.25) показано влияние неоднородности состава на подвижность кислорода. Для Ln6 –xWO12 – δ показано сильное влияние структуры на кислородную подвижность. Для оксидов с асимметричной структурой, в которых перенос кислорода реализуется по кооперативному механизму (La2(Mo,W)2O9, (Ln,Ca)2NiO4), введение допанта нарушает кооперативный перенос, приводя к понижению кислородной подвижности и, в ряде случаев, появлению дополнительных каналов медленной диффузии. Для нанокомпозитов PrNi0.5Co0.5O3–Ce0.9Y0.1O2, являющихся материалами катода ТОТЭ и функционального слоя кислородпроводящих мембран, наблюдалось наличие 2-х каналов диффузии, причем более подвижный кислород соответствует фазе со структурой флюорита и межфазным границам, а менее подвижный – фазе со структурой перовскита. Это реализуется благодаря особенностям перераспределения катионов между фазами
Язык оригиналарусский
Страницы (с-по)899-918
Число страниц20
ЖурналЭлектрохимия
Том55
Номер выпуска8
DOI
СостояниеОпубликовано - 2019

ГРНТИ

  • 31 ХИМИЯ
  • 31.15 Физическая химия

Цитировать