In EDS ansehen

Синтез, кристаллическая структура и физико-химические свойства РЗЭ-замещенных фаз, образующихся на основе La2NiO4+δ : магистерская диссертация

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Titel: Синтез, кристаллическая структура и физико-химические свойства РЗЭ-замещенных фаз, образующихся на основе La2NiO4+δ : магистерская диссертация
Autoren: Guseva, E. M.
Weitere Verfasser: Филонова, Е. А., Пикалова, Е. Ю., Filonova, E. A., Pikalova, E. Yu., УрФУ. Институт естественных наук и математики, Кафедра физической и неорганической химии
Verlagsinformationen: б. и., 2025.
Publikationsjahr: 2025
Schlagwörter: КИСЛОРОДНАЯ НЕСТЕХИОМЕТРИЯ, MECHANOTHERMAL COMPATIBILITY, МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ, MASTER'S THESIS, ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, OXYGEN NONSTOICHIOMETRY, ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, CRYSTAL STRUCTURE, ELECTRICAL CONDUCTIVITY, CTE, ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫЕ ОКСИДЫ, LANTHANUM NICKELATE, CHEMICAL COMPATIBILITY, МЕХАНОТЕРМИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ, POLARIZATION RESISTANCE, НИКЕЛАТ ЛАНТАНА, КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, КТР, ХИМИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ, HIGH-ENTROPY OXIDES, ФАЗА РАДДЛЕСДЕНА – ПОППЕРА, RUDDLESDEN – POPPER PHASE
Beschreibung: The aim of the work is to evaluate the possibility of using REE-substituted phases formed on the base of La2NiO4+δ as cathodes of intermediate-temperature solid oxide fuel cells. Synthesis of the La2–xSmxNiO4+δ (x = 0.0–1.0), (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 (M = Eu, Gd; y = 0.0; 0.5; 0.8; 0.9; 1.0) complex oxides was performed by the organic-nitrate compositions pyrolysis. Phase composition of the La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 powders was determined by the X-ray diffraction. The crystal structure parameters of the single-phase oxides were refined by the Rietveld method using the FullProf Suite software package. The absolute oxygen non-stoichiometry of the La2–xSmxNiO4+δ solid solutions was determined by the dichromatometric titration. The distribution of elements in (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4 has been studied by energy dispersive X-ray spectroscopy. The chemical compatibility of La2–xSmxNiO4+δ cathode materials with Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte has been studied by the contact annealing. The mechanothermal compatibility of cathode materials La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 with electrolytes traditionally used in SOFCs has been investigated using the dilatometry method. The temperature dependences of electrical conductivity and thermal EMF of the (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 La2–xSmxNiO4+δ ceramic samples were investigated by four-contact method at direct current. Temperature dependences of the polarization resistance of complex oxides La2–xSmxNiO4+δ in contact with Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte using a collector layer of LaNi0.6Fe0.4O3–δ + 3% CuO were obtained by impedance spectroscopy on symmetric cells. Based on the data obtained, it is concluded that complex oxides of La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 (M = Eu, Gd) are quite prospective materials as cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells.
Целью работы является оценка использования РЗЭ-замещенных фаз, образующихся на основе La2NiO4+δ, в качестве катодов среднетемпературных топливных элементов. Сложные оксиды La2–xSmxNiO4+δ (x = 0.0–1.0), (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 (M = Eu, Gd; y = 0.0; 0.5; 0.8; 0.9; 1.0) синтезированы методом пиролиза нитратных композиций. Фазовый состав La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 определен методом рентгеновской порошковой дифракции. Уточнение кристаллоструктурных параметров проведено методом полнопрофильного анализа Ритвелда. Методом дихроматометрического титрования определены значения абсолютной кислородной нестехиометрии La2–xSmxNiO4+δ. Методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии исследовано распределение элементов в образцах (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4. Изучена химическая совместимость катодных материалов La2–xSmxNiO4+δ с электролитом Ce0.8Sm0.2O1.9. Методом дилатометрии изучена механотермическая совместимость катодных материалов (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4, La2–xSmxNiO4+δ с материалами электролитов, используемых в ТОТЭ. Исследованы температурные зависимости электропроводности и термо-ЭДС керамических образцов La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 на воздухе. Методом импедансной спектроскопии на симметричных ячейках получены температурные зависимости поляризационного сопротивления La2–xSmxNiO4+δ в контакте с электролитом Ce0.8Sm0.2O1.9 с использованием коллектора LaNi0.6Fe0.4O3–δ + 3% CuO. На основе полученных данных сделан вывод о том, что сложные оксиды La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 (M = Eu, Gd) являются достаточно перспективными в качестве катодов среднетемпературных топливных элементов.
Publikationsart: Master thesis
Dateibeschreibung: application/pdf
Sprache: Russian
Zugangs-URL: https://elar.urfu.ru/handle/10995/146069
Dokumentencode: edsair.od.......917..e1eaee57a0d1f14a1f7610766d7e988e
Datenbank: OpenAIRE
Beschreibung
Abstract:The aim of the work is to evaluate the possibility of using REE-substituted phases formed on the base of La2NiO4+δ as cathodes of intermediate-temperature solid oxide fuel cells. Synthesis of the La2–xSmxNiO4+δ (x = 0.0–1.0), (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 (M = Eu, Gd; y = 0.0; 0.5; 0.8; 0.9; 1.0) complex oxides was performed by the organic-nitrate compositions pyrolysis. Phase composition of the La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 powders was determined by the X-ray diffraction. The crystal structure parameters of the single-phase oxides were refined by the Rietveld method using the FullProf Suite software package. The absolute oxygen non-stoichiometry of the La2–xSmxNiO4+δ solid solutions was determined by the dichromatometric titration. The distribution of elements in (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4 has been studied by energy dispersive X-ray spectroscopy. The chemical compatibility of La2–xSmxNiO4+δ cathode materials with Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte has been studied by the contact annealing. The mechanothermal compatibility of cathode materials La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 with electrolytes traditionally used in SOFCs has been investigated using the dilatometry method. The temperature dependences of electrical conductivity and thermal EMF of the (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 La2–xSmxNiO4+δ ceramic samples were investigated by four-contact method at direct current. Temperature dependences of the polarization resistance of complex oxides La2–xSmxNiO4+δ in contact with Ce0.8Sm0.2O1.9 electrolyte using a collector layer of LaNi0.6Fe0.4O3–δ + 3% CuO were obtained by impedance spectroscopy on symmetric cells. Based on the data obtained, it is concluded that complex oxides of La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 (M = Eu, Gd) are quite prospective materials as cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells.<br />Целью работы является оценка использования РЗЭ-замещенных фаз, образующихся на основе La2NiO4+δ, в качестве катодов среднетемпературных топливных элементов. Сложные оксиды La2–xSmxNiO4+δ (x = 0.0–1.0), (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 (M = Eu, Gd; y = 0.0; 0.5; 0.8; 0.9; 1.0) синтезированы методом пиролиза нитратных композиций. Фазовый состав La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2Ni1–yCuyO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2Ni1–yCuyO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2Ni1–yCuyO4 определен методом рентгеновской порошковой дифракции. Уточнение кристаллоструктурных параметров проведено методом полнопрофильного анализа Ритвелда. Методом дихроматометрического титрования определены значения абсолютной кислородной нестехиометрии La2–xSmxNiO4+δ. Методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии исследовано распределение элементов в образцах (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4. Изучена химическая совместимость катодных материалов La2–xSmxNiO4+δ с электролитом Ce0.8Sm0.2O1.9. Методом дилатометрии изучена механотермическая совместимость катодных материалов (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4, La2–xSmxNiO4+δ с материалами электролитов, используемых в ТОТЭ. Исследованы температурные зависимости электропроводности и термо-ЭДС керамических образцов La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 на воздухе. Методом импедансной спектроскопии на симметричных ячейках получены температурные зависимости поляризационного сопротивления La2–xSmxNiO4+δ в контакте с электролитом Ce0.8Sm0.2O1.9 с использованием коллектора LaNi0.6Fe0.4O3–δ + 3% CuO. На основе полученных данных сделан вывод о том, что сложные оксиды La2–xSmxNiO4+δ, (La0.2Pr0.2Nd0.2Sm0.2M0.2)2CuO4, (La0.25Pr0.25Nd0.25Sm0.25)2CuO4, (Pr0.25Nd0.25Sm0.25Eu0.25)2CuO4 (M = Eu, Gd) являются достаточно перспективными в качестве катодов среднетемпературных топливных элементов.