Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Исследование обмена и диффузии кислорода в композиционных материалах La0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3-? — Ce0.9Gd0.1O1.95 методом релаксации электропроводности

Диссертация: Исследование обмена и диффузии кислорода в композиционных материалах La0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3-? — Ce0.9Gd0.1O1.95 методом релаксации электропроводности
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Диссертационная работа была выполнена в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН в Лаборатории неравновесных твердофазных систем. Исследования, проведенные автором осуществлялись при поддержке программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (06.2010 — 05.2012), гранта МБНФ им. К. И. Замараева «Краткосрочные научные стажировки в ведущих… Читать ещё >

Содержание

  • Список условных обозначений и сокращений
  • Глава 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Теоретические основы описания переноса кислорода в оксидах с электронной и кислород-ионной проводимостью
      • 1. 1. 1. Химический обмен кислорода
      • 1. 1. 2. Диффузия кислорода
    • 1. 2. Кислородный перенос в оксидах
      • 1. 2. 1. Кислородный перенос в ферритах и кобалыпитах лантана-стронция
      • 1. 2. 2. Кислородный перенос в оксиде Сео. яС^ /О/
    • 1. 3. Композиционные материалы типа «перовскит — флюорит»
      • 1. 3. 1. Электропроводность
      • 1. 3. 2. Механизм обмена кислорода
      • 1. 3. 3. Влияние состава и микроструктуры на транспортные свойства
      • 1. 3. 4. Обмен и диффузия кислорода
      • 1. 3. 5. Метод эффективной среды для описания обмена и диффузии кислорода
    • 1. 4. Теоретические основы метода релаксации электропроводности
    • 1. 5. Постановка задачи исследования
  • Глава 2. Экспериментальная часть
    • 2. 1. Синтез оксидов
    • 2. 2. Подготовка композитов
    • 2. 3. Рентгенографические исследования
    • 2. 4. Метод растровой электронной микроскопии
    • 2. 5. Измерение электропроводности
    • 2. 6. Метод релаксации электропроводности
      • 2. 6. 1. Экспериментальная установка
      • 2. 6. 2. Методика эксперимента
  • Глава 3. Результаты аттестации композитов Ьао.88го^еол№озОл-й-Ceo.9Gdo.1O
    • 3. 1. Кристаллическая структура
    • 3. 2. Микроструктура
    • 3. 3. Электропроводность
    • 3. 4. Выводы
  • Глава 4. Химический обмен и диффузия кислорода в системе
  • Ьао.88Го.2Геол№о.зО-^-Сео.9Сс1ол
    • 4. 1. Кривые релаксации электропроводности образцов
    • 4. 2. Барические зависимости константы химического обмена и коэффициента диффузии кислорода
    • 4. 3. Зависимость константы обмена и коэффициента диффузии кислорода от состава композитов
    • 4. 4. Оценка скорости достижения равновесия при сорбции-десорбции кислорода
  • Выводы

Исследование обмена и диффузии кислорода в композиционных материалах La0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3-? — Ce0.9Gd0.1O1.95 методом релаксации электропроводности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Твердофазные материалы со смешанной кислород-ионной и электронной проводимостью представляют большой" практический интерес в связи' с возможностью их использования в качестве катодных материалов твердо-оксидных топливных элементов (ТОТЭ), мембран для селективного выделения кислорода из газовых смесей и парциального окисления метана в синтез-газ. Смешанной проводимостью могут обладать не только однофазные оксиды, такие как Lao.6Sro.4Coo.2Feo.8O3.5 со структурой перовскита, но и гетерогенные (композиционные) материалы, состоящие из равномерно распределенных фаз электронного и кислород-ионного проводников. Композиты обладают важным преимуществом перед однофазными материалами, поскольку транспортные, механические и другие физико-химические свойства таких материалов могут контролироваться в широких пределах за счет варьирования состава и микроструктуры. Перспективным классом композиционных материалов являются композиты типа «перовскит-флюорит», в которых фаза перовскита обладает преимущественной электронной, а фаза со структурой флюорита — униполярной кислород-ионной проводимостью. Композиты обладают рядом преимуществ по сравнению с однофазными материалами, в частности, низким' поляризационным сопротивлением при их использовании в качестве катодов. При этом электрохимические свойства катодов и мембран зависят не только от соотношения компонентов, но являются многопараметрическими функциями, зависящими от особенностей микроструктуры. В связи со сложностью описания и моделирования функциональных свойств электрохимических материалов необходимо решать ряд актуальных задач, связанных с исследованием зависимости эффективных константы обмена и коэффициента диффузии кислорода от состава и параметров микроструктуры композитов. В работах Килнера и соавторов [1,2] с помощью изотопных методов, был обнаружен эффект повышения константы обмена кислорода на поверхности композитов со смешанной кислород-ионной и электронной* проводимостью по сравнению с отдельными компонентами. Однако проблема количественной интерпретации данных, и моделирование зависимости эффективной константы обмена кислорода от соотношения компонентов композитов остается нерешенной.

В качестве объекта исследования была выбрана композиционная система Ьа0 sSro2Feo.7Nio.3O3s-Ceo.9Gdo 1О1.95 (Ь8Р>1-СОО). Оксид СвО со структурой флюорита характеризуется высокой кислород-ионной проводимостью, тогда как оксид LSFN со структурой перовскита обладает преимущественной электронной проводимостью и высокой каталитической активностью в реакции восстановления кислорода. Так как функциональные характеристики электрохимических материалов во многом определяются их транспортными свойствами, то исследование процессов обмена и диффузии кислорода в названных материалах представляет большой интерес, как для теоретического понимания процессов переноса кислорода, так и для оптимизации состава композитов.

Цель настоящей работы состояла в изучении влияния соотношения фаз и микроструктуры на процессы химического обмена и диффузии кислорода, а также на электропроводность композиционных материалов ЬаоЛ.зРеотМо.зОз-гСео^о 10,.95 (ЬвШ-СОО).

Научная новизна:

• Разработана эффективная методика проведения экспериментов по методу релаксации электропроводности при градиенте химического потенциала кислорода с уникальным (прецизионным и высокоскоростным) методом регулирования парциального давления кислорода, использующим как напуск газа (газовых смесей) — Не, О2, СО, — так и регулирование электрохимическим кислородным насосом.

• Впервые систематически изучены процессы химического обмена" и диффузии кислорода в системе Г^ЕИ-СОО в зависимости от содержания фазы СОО при парциальных давлениях кислорода 10″ 3 — 0.2 атм и температуре 700 °C.

• Впервые промоделирована зависимость константы обмена кислорода от состава композитов с электронной и кислород-ионной проводимостью на примере системы' ЬБРМ-СОО. Рассчитана константа обмена кислорода на межфазной границе Г^РШССО.

• Предложен способ оценки скорости достижения равновесия при сорбции-десорбции кислорода в композитах по данным релаксации электропроводности на примере изучаемой системы Ь8Р1[-ССО.

Практическая значимость работы.

Разработана методика регулирования давления кислорода в экспериментах по релаксации электропроводности, применимая для исследования широкого ряда материалов со смешанной кислород-ионной и электронной проводимостью в диапазоне парциальных давлений кислорода 103—0.2 атм и температурах 650−900°С.

Получены образцы керамических композиционных материаловСвО & = 0- 10.5- 20.9- 31.1- 41.3- 51.3- 61.3- 71.1- 80.8- 100%) с пористостью* 5 ±1.5%, обладающие высокими значениями коэффициента химической Г диффузии (до 10 см /с при Т = 700 °C и Р02 = 0.2 атм), химической константы обмена (до 1.3-Ю-3 см/с при Т = 700 °C и Рог = 0.2 атм), и достаточно высокой удельной электропроводностью (3.5−335 См/см при Т = 700 °C и Рог = 0.2 атм).

Предложен способ оценки скорости достижения равновесия при сорбции-десорбции кислорода в материалах на основе расчета времени полупревращения для процесса релаксации электропроводности. На основании полученных данных сделаны рекомендации по выбору оптимального состава для плотных композиционных мембранных материалов ЬЭРМ-СОО.

На защиту выносятся:

Зависимости электропроводности композитов LSFN-CGO от состава на воздухе при температурах 300−700°С с порогом перколяции 75% (объемн.) CGO. Зависимости, электропроводности композитов LSFN—CGO от температуры и парциального давления кислорода.

Эффект повышения константы обмена kc? Km на композитах LSFN—CGO по сравнению с индивидуальными оксидами LSFN и CGO. Монотонное увеличение коэффициента химической диффузии кислорода в системе LSFN-CGO при увеличении объемной доли CGO.

Зависимость протяженности МФГ в изучаемых композитах LSFN-CGO от объемной доли CGO с максимумом при 30−40%.

Расчет константы химического обмена кислорода на межфазной границе LSFN|CGO и модель для описания зависимости эффективной константы обмена от состава композитов LSFN-CGO с учетом вклада межфазных границ.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах ИХТТМ СО РАН, а также на различных всероссийских и международных конференциях, таких как: 18th International" Conference on Solid State Ionics (Варшава, Польша, 2011) — 219th Meeting of The Electrochemical Society (Монреаль, Канада, 2011) — Ninth Young Researchers' Conference «Materials Science and Engineering» (Белград, Сербия, 2010) — 9th European Solid Oxide Fuel Cell Forum (Люцерна, Швейцария, 2010) — Российский семинар с международным участием «Горячие точки химии твердого тела: химия молекулярных кристаллов и разупорядоченных фаз» (Новосибирск, 2010) — XV Российская конференция по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов (Нальчик, 2010) — II Международная конференция Российского химического общества им. Д. И. Менделеева «Инновационные химические технологии и биотехнологии материалов и продуктов» (Москва, 2010) — Конкурс проектов, молодых ученых 3-й международной выставки «Международная химическая ассамблея ICA-20f0>> (Москва, 2010) — 10-е международное Совещание „Фундаментальные проблемы ионики твердого тела“, (Черноголовка, 2010) — Всероссийская конференция с международным» участием «Твердооксидные топливные элементы и энергоустановки на их основе» (Черноголовка, 2010) — V Российская конференция, «Физические проблемы водородной энергетики» (Санкт-Петербург, 2009).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 статей и 14 тезисов докладов на международных и российских конференциях.

Личный вклад соискателя.

Все результаты, приведенные в диссертации, получены самим автором или при его непосредственном участии. Автором выполнены разработка методики, измерительной ячейки, установки и эксперименты по методу релаксации электропроводности. Подготовлены образцы композитов необходимой геометрии, выполнена обработка всех экспериментальных данных по релаксации электропроводности, изготовлены шлифы образцов и. проведена их съемка на растровом электронном микроскопе (под руководством с.н.с Института неорганической химии им. A.B. Николаева (ИНХ) СО РАН к.х.н. Даниловича B.C.). Автору принадлежат обобщение полученных результатов, выявление закономерностей и формулировка основных выводов.

Синтез оксидов (Lao8Sr0.2Feo.7Nio.303-s и Ceo.9Gdo.1O1.95) и получение композитов проведены научным сотрудником Института катализа им. Г. К. Борескова (ИК).

СО РАН к.х.н. Беспалко Ю. Н. Ренттенофазовый анализ и обработка дифракционных данных проведены научным сотрудником Института химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ) СО РАН к.х.н. Булиной Н.В.

Количественный анализ микроструктуры по микрофотографиям проведен научным сотрудником Института-высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ).

УрО РАН Ананьевым М. В. Обсуждение полученных результатов и написание.

13 научных статей проводилось автором совместно с научным руководителем и соавторами работ.

Диссертационная работа была выполнена в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН в Лаборатории неравновесных твердофазных систем. Исследования, проведенные автором осуществлялись при поддержке программы «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (06.2010 — 05.2012), гранта МБНФ им. К. И. Замараева «Краткосрочные научные стажировки в ведущих научных центрах России и за рубежом» 2011 года. Автор также являлся исполнителем работ по следующим грантам: РФФИ 09−03−364-а (2009;2011), РФФИ 09−03−897-а (2009;2011), Интеграционный проект СО РАН № 22 (2009;2011), Интеграционный проект СО РАН № 57 (2009;2011), Интеграционный проект СО РАН № 86 (2009;2011), Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 27 «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов» (проект № 60,2009;2011).

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих печатных работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК:

1. Sadykov V., Mezentseva N., Usoltsev V., Sadovskaya E., Ishchenko A.,.

Pavlova S., Bespalko Yu., Kharlamova Т., Zevak E., Salanov A., Krieger Т.,.

Bobrenok О., Uvarov N., Okhlupin Yu., Smoiygo O., Smirnova A., Singh P.,.

Vlasov A., Korobeynikov M., Bryazgin A., Kalinin P., Arzhannikov A. SOFC.

111 composite cathodes based on perovskite and fluorite structures //Journal of Power Sources. 2010. V. 196. P. 7104^7109.

2. Охлупин Ю. С., Ананьев M.B., Уваров Н. Ф., Беспалко Ю. Н., Павлова С. Н., Садыков В. А. Влияние фазового состава на транспортные свойства композитов Lao.gSro.2Feo.7Nio.3O35-Ceo.9Gdo.1O1.95 //Электрохимия. 20Ц Т. 47. № 6. С. 709−716.

3. Охлупин Ю. С., Уваров Н. Ф. Транспортные свойства композиционных катодных материалов Lao.8Sro.2Feo.7Nio.3O35-Ceo.9Gdo.1O1.95 //Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19. № 3. С. 335−338.

4. Kharlamova Т., Pavlova S., Sadykov V., Bespalko Y., Kriegera Т., Pelipenko V., Belyaev V., Muzykantov V., Alikina G., Okhlupin Y., Uvarov Jsf^ Smirnova A. Nanocomposite cathode materials for intermediate temperature solid oxide fuel cells // ECS Transactions. 2011. V. 35. P. 2331−2340.

Главы монографий, статьи в сборниках:

5. Sadykov V.A., Pavlova S. N., Kharlamova T.S., Muzykantov V.S., Uvarov N.F., Okhlupin Yu.S., Ishchenko A.V., Bobin A.S., Mezentseva N.V., Alikina G.M., Lukashevich A.I., Krieger T.A., Larina T.V., Bulgakov N.N., Tapilin V.M., Belyaev V.D., Sadovskaya E.M., Boronin A.I., Sobyanin V.A., Bobrenok O.F., Smirnova A.L., Smorygo O.L., Kilner J.A. Perovskites and their nanocomposites with fluorite-like oxides as materials for solid oxide fuel cells cathodes and oxygenconducting membranes: mobility and reactivity Qf the surface/bulk oxygen as key factor of their performance //Perovskites: Structure, Properties and Uses / Ed.: Borowski M. Nova Science Publishers Inc. 2010. Chapter 2. P. 67−178.

6. Okhlupin Yu.S., Uvarov N.F., Skovorodin I.N., Safonov P.G., Skovorodin D Arakcheev A.S. Automated system for electrical conductivity relaxation study of solid oxide materials // ACIT — Control, Diagnostics, and Automation (Proc LASTED International Conf. on Automation, Control, and" Information Technology) / Ed.: Shokin Yu.I., Bychkov I.Y., Potaturkin O.I. ACTA Press. 2010. P. 195−202.

7. Pavlova S., Kharlamova Т., Savykov V., Krieger Т., Muzykantov V., Bespalko Yu., Ishchenko A., Rogov V., Belyaev V., Okhlupin Yu., Uvarov N. Structural features and transport properties of La (Sr)FeixNix03s-Ceo.gGdojOz^s nanocomposites //Innovative Materials for Processes in Energy Systems / Ed.: Saha B.B., Chakraborty A., Choon K. Ng. IMPRES. 2010* P. 128−135.

Тезисы докладов: ¦

8. Охлупин Ю. С., Уваров Н. Ф., Садыков В. А., Диффузия кислорода в композитных катодных материалах типа флюорит-перовскит. // Тезисы докладов V Российской конференции «Физические проблемы водородной энергетики». Санкт-Петербург, 16−18 ноября 2009. С. 191.

9. Охлупин Ю. С. Кислородный и электронный перенос в композитных катодных материалах LaoaSro. gFe^yNiyO.vg/Ceo.9Gdo.1O195 //Материалы XLVIII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс». Новосибирск, 10−14 апреля 2010. С. 192.

10. Охлупин Ю. С., Ананьев М. В., Сафонов П. Г., Сковородин Д. И., Сковородин И. Н., Уваров Н. Ф. Усовершенствование метода релаксации проводимости для исследования процессов переноса кислорода в материалах с высоким коэффициентом диффузии //Труды 10-го Международного Совещания «Фундаментальные проблемы ионики твердого тела». Черноголовка, 14−16 июня 2010. С. 110.

11. Охлупин Ю. С., Уваров Н. Ф., Садыков В. А. Влияние содержания фазы флюорита на кислородный и электронный перенос в композитах Lao.8Sr0.2Feo.7Nio.3035-Ceo9GdoiOi.9 //Труды Всероссийской конференции с международным участием «Твердооксидные топливные элементы и энергоустановки на их основе». Черноголовка, 16−18 июня 2010. С. 36.

12. Садыков В. А., Усольцев В. В., Мезенцева Н. В., Павлова С. Н., Беляев В. Д., Аликина Г. М., Лукашевич А. И., Музыкантов B.C., Воронин А. И., Садовская Е. М., Кригер Т. А., Ищенко A.B., Саланов А. Н., Бобренок О. Ф., Предтеченский М. Р., Уваров Н. Ф., Охлупин Ю. С., Сморыго O. JL,.

Смирнова A.JI., Килнер Дж. Дизайн нанокомпозитных /наноструктурированных катодных материалов для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) //Труды Всероссийской конференции с международным участием' «Твердооксидные топливные элементы и энергоустановки на их основе». Черноголовка, 16−18 июня" 2010. С. 18.

13. Sadykov V., Mezentseva N., Usoltsev V., Sadovskaya Д., Ishchenko A., -Pavlova S., Bespalko Yu., Kharlamova Т., Zevak E., Salanov A., Krieger Т., Bobrenok O., Uvarov N., Okhlupin Yu., Smorygo O., Smirnova A., Singh P., Vlasov A., Korobeynikov M., Bryazgin A., Kalinin P., Arzhannikov A. SOFC composite cathodes based on perovskite and fluorite structures // Proceedings of 9th European Solid Oxide Fuel Cell Forum. Lucerne, Switzerland, 29 June — 2 July 2010. P. 104.

14. Охлупин Ю. С., Уваров Н. Ф., Беспалко Ю. Н., Павлова С. Н., Садыков.

B.А. Варьирование содержания фазы флюорита в композитах LaixSrxFei yNivO^-Ce0 9Gdo.)0[95 как стратегия оптимизации кислородного и электронного переноса. // Тезисы докладов XV Российской конференции по физической химии и электрохимии расплавленных и твердых электролитов. Нальчик, 13−19 сентября 2010. С. 96.

15. Охлупин Ю. С. Измерительно-вычислительный комплекс для аттестации материалов со смешанной кислород-электронной проводимостью, применяемых в топливных элементах // Тезисы докладов И Международной конференции Российского химического общества им. Д. И. Менделеева «Инновационные химические технологии и биотехнологии материалов и продуктов». Москва, 28 сентября 2010.

C. 75.

16. Охлупин Ю. С. Измерительно-вычислительный комплекс для аттестации материалов со смешанной кислород-электронной проводимостью, применяемых в топливных элементах // Тезисы докладов конкурса проектов молодых ученых 3-й Международной выставки.

Международная химическая ассамблея ICA—2010″. Москва, 28 сентября 2010. С. 23.

17. Охлупин Ю. С., Ананьев М. В., Уваров Н. Ф., Беспалко Ю. Н., Садыков В. А. Исследование процессов химической диффузии и обмена кислорода в композиционных материалах Lao.sSro.2Feo ?Nio 3O3-S — Ceo.9Gdo.1O1.95 методом релаксации электропроводности // Тезисы докладов Российского семинара с международным участием «Горячие точки химии твердого тела: химия молекулярных кристаллов и разупорядоченных фаз». Новосибирск, 4−7 октября 2010. С. 49.

18. Okhlupin Yu.S., M.V. Ananyev, Yu.G. Mateyshina, N.F. Uvarov. Exchange kinetics and diffusion of oxygen in Lao.8Sro.2Feo.7Nio.3035 — Ceo.9Gdo1Oj.95 composites with different microstructures //Proceedings of Ninth Young Researchers' Conference «Materials Science and Engineering». Belgrade, Serbia, 20−22 December, 2010. P. 31.

19. Kharlamova Т., Pavlova S., Sadykov V., Bespalko Y., T. Krieger, Pelipenko V., Belyaev V., Okhlupin Y., Uvarov N., Smirnova A. Nanocomposite cathode materials for intermediate temperature solid oxide fuel cells //219th Meeting of The Electrochemical Society. Book of abstracts. Montreal, Canada, 1 May — 6 May 2011. P. 693.

20. Okhlupin Yu.S., Ananyev M.V., Gavrilyuk A.L., Bespalko Yu.N., Uvarov N.F., Sadykov V.A. Effect of the microstructure on the oxygen exchange and chemical diffusion in Lao.gSro.2Feo.7Nio.3O35-Ceo.9Gdo.1O1.95 composites //Poster abstracts on 18 International conference on Solid State Ionics. Warsaw, Poland, 3−8 July 2011. P. 190.

21. Kharlamova Т., Pavlova S., Sadykov V., Bespalko Y., Krieger Т., Alikina G., Pelipenko V., Belyaev V., Okhlupin Y., Boronin A., Muzykantov V., Uvarov N. Structural and transport properties of La (Sr)Fei-xNix03s— Ceo.9Gdo.1O2.-5 mixed conducting nanocomposites //Poster abstracts on 18th International conference on Solid State Ionics. Warsaw, Poland, 3−8 July 2011. P. 191.

Автор выражает глубокую благодарность д.х.н. Уварову Н. Ф. за руководство научной работой и неоценимую помощь в обсуждении полученных результатов, д.х.н., проф. Садыкову В. А. за помощь в постановке задач и обсуждении результатов. Особую благодарность автор выражает Ананьеву М. В. за тесное сотрудничество в научной работе и критическое обсуждение результатов. Автор признателен к.х.н. Беспалко Ю. Н. за синтез оксидов, к.х.н. Булиной Н. В. за проведение аттестации композитов методом РФ А, Даниловичу B.C. за помощь при электронно-микроскопическом исследовании образцов, а также всем соавторам печатных работ и сотрудникам Лаборатории неравновесных твердофазных систем ИХТТМ СО РАН за участие и помощь в работе.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Esquirol A., Kilner J., Brandon N. Oxygen transport in Lao.6Sro.4Coo.2Feo gO^ /Ceo.8Geo.202-x composite cathode for IT-SOFCs // Solid State Ionics. 2004. V. 175. P. 63−67.
  2. Ji Y., Kilner J.A., Carolan M.F. Electrical properties and oxygen diffusion in yttria-stabilised zirconia (YSZ)-Lao.8Sro.2Mn03±5 (LSM) composites // Solid State Ionics. 2005. V. 176. P. 937−943.
  3. Maier J. On the correlation of macroscopic and microscopic rate constants in solid state chemistry // Solid State Ionics. 1998. V. 112. P. 197−228.
  4. Merkle R., Maier J. How Is Oxygen incorporated into oxides? A comprehensive kinetic study of a simple solid-state reaction with SrTi03 as a model material // Angewandte Chemie. 2008. V. 47. P. 3874−3894.
  5. Э.Х. Кинетика обмена кислорода в электрохимических системах на основе твердых оксидных электролитов. Дисс. док. хим. наук: 02.00.04. — Екатеринбург, 1997,459 с.
  6. М.В., Курумчин Э. Х. Межфазный обмен и диффузия кислорода в допированных железом кобальтитах лантана-стронция // Журнал физической химии. 2010. Т. 84. С. 1−6.
  7. Deng H., Zhou M., Abeles B. Diffusion-reaction in mixed ionic-electronic solid oxide membranes with porous electrodes // Solid State Ionics. 1994. V. 74. P. 75−84.
  8. Lee T.H., Yang Y.L., Jacobson A.J., Abeles B., Zhou M. Oxygen permeation in dense SrCo0. gFe0.2O3g membranes: Surface exchange kinetics versus bulk diffusion // Solid State Ionics. 1997. V. 100. P. 77−85.
  9. Kim S., Yang Y.L., Jacobson A.J., Abeles B. Diffusion’and surface exchange coefficients in mixed ionic electronic conducting oxides from the pressure dependence of oxygen permeation //Solid State Ionics. 1998. V. 106. P: 189 195.
  10. Sunde S., Nisancioglu K., Gtir T.M. Critical Analysis of Potentiostatic Step Data for Oxygen Transport in Electronically Conducting Perovskites // Journal of the Electrochemical Society. 1996. V. 143. P. 3497−3504.
  11. Maier J. Mass transport in the presence of internal defect reactions — concept of conservative ensembles: I. Chemical Diffusion in Pure Compounds // Journal of the American Ceramic Society. 1993. V. 76. P. 1212−1217.
  12. Bouwmeester H.J.M., Kruidhof H., Burggraaf A.J. Importance of the surface exchange kinetics as rate limiting step in oxygen permeation through mixed-conducting oxides // Solid State Ionics. 1994. V. 72. P. 185−194.
  13. Chater R.J., Carter S., Kilner J.A., Steele B.C.H. Development of a novel SIMS technique for oxygen self-diffusion and surface exchange coefficient measurements in oxides of high diffusivity // Solid State Ionics. 1992. V. 53−56. P. 859−867.
  14. Kilner J. Ionic and Mixed Conducting Ceramics // (Ed.: Ramanarayanan T.A., Worrell W.L., Tuller H.L.) Electrochemical Society Proceedings Series, Pennington, NJ. 1994. P. 94−12.
  15. Kilrier J.A., De Souza R.A., Fullarton I.C. Surface exchange of oxygen in. mixed conducting perovskite oxides // Solid State Ionics. 1996. V. 86−88. P. 703−709.20., Чеботин B.H. Химическая диффузия в твердых телах. М.: Наука. 1989. 208 с.
  16. Van Roosbroeck W. The Transport of Added Current Carriers in a Homogeneous Semiconductor//Phys. Rev. 1953. V. 91. P. 282.
  17. Yasuda I., Hishinuma M. Chemical diffusion in polyciystalline calcium-doped lanthanum chromites //Journal of Solid State Chemistry. 1995. V. 115. P. 152 157.
  18. Ishihara T. Perovskite Oxide for Solid Fuel Cells. Springer. 2009. 302 p.
  19. Zhou W., Ran R., Shao Z. Progress in understanding and development of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3−5-based cathodes for intermediate-temperature solid-oxide fuel cells: a review // Journal of Power Sources. 2009. V. 192. P. 231−246.
  20. Bucher E., Sitte W. Long-term stability of the oxygen exchange properties of (La, Sr) i^(Co, Fe)03-s in dry and wet atmospheres // Solid State Ionics. 2011. V. 192. P. 480−482.
  21. Sorensen O.T. Nonstoichiometric Oxides. New York: Academic Press. 1981. 233 p.
  22. Wang S., van der Heide P.A.W., Chavez C., Jacobson A.J., Adler S. B An electrical conductivity relaxation study of La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O35 // Solid State Ionics. 2003. V. 156. P. 201−208.
  23. Lane J.A., Kilner J.A. Measuring oxygen diffusion and oxygen surface exchange by conductivity relaxation // Solid State Ionics. 2000. V. 136−137. P. 997−1001.
  24. Lane J.A., Benson S.J., Waller D., Kilner J.A. Oxygen transport in La0.6Sro.4Coo.2Feo.803−5 // Solid State Ionics. 1999. V. 121. P. 201−208.
  25. Bouwmeester H.J.M., Den Otter M.W., Boukamp B.A. Oxygen transport in La^SrcuCoi-yFeyO-" //Journal of Solid State Chemistry. 2004. V. 8. P. 599 605.
  26. Ried P., Holtappels P., Wichser A., Ulrich A., Graule T. Synthesis and Characterization of Lao. eSro^Goojeo.sOs-g //Journal of the Electrochemical Society. 2008. V. 155. P. B1029-B1035.
  27. Chen X., Wang S., Yang Y.L., Smith L., Wu N.J., Kim B.-I., Perry S.S., Jacobson A.J., Ignatiev A. Electrical conductivity relaxation studies of an epitaxial L%5Sro.5Co035 thin film // Solid State Ionics. 2002. V. 146. P. 405 413.
  28. Yahiro H., Eguchi K., Arai H. Electrical properties and reducibilities of ceria-rare earth oxide systems and their application to solid oxide fuel cell // Solid State Ionics. 1989. V. 36. P. 71−75.
  29. Kharton V.V., Marques F.M.B., Atkinson A. Transport properties of solid oxide electrolyte ceramics: a brief review // Solid State Ionics. 2004. V. 174. P. 135 149.
  30. Kharton. Ceria-based materials for solid oxide fuel cells // Journal of Materials Science. 2001. V. 36. P. 1105−1117.
  31. Inaba H., Tagawa H. Ceria-based solid electrolytes // Solid State Ionics. 1996. V. 83. P. 1−16.
  32. Steele B.C.H. Oxygen transport and exchange in oxide ceramics // Journal of Power Sources. 1994. V. 49. P. 1−14.
  33. Mogensen M., Sammes N.M., Tompsett G.A. Physical, chemical and electrochemical properties of pure and doped ceria // Solid State Ionics. 2000. V. 129. P. 63−94.
  34. Kilner J.A. Fast oxygen transport in acceptor doped oxides // Solid State Ionics. 2000. V. 129. P. 13−23.
  35. Kilner J.A., Steele B.C.H. in: Sorensen O.T. (Ed.), Nonstoichiometric Oxides. New York: Academic Press. 1981.233p.
  36. Navarro L., Marques F., Frade J. n-Tipe conductivity in gadolinia-doped ceria // Journal of the Electrochemical Society. 1997. V. 144. P. 267−273.
  37. Manning P. S., Sirman J.D., Kilner J.A. Oxygen self-diffusion and surface exchange studies of oxide electrolytes having the fluorite structure // Solid State Ionics 1997. V. 93. P. 125−132. •
  38. Lane J.A., Kilner J.A. Oxygen surface exchange on gadolinia doped' ceria //Solid State Ionics. 2000. V. 136−137. P. 927−932. .
  39. Yashiro K., Onuma S., Kaimai A., Nigara Y., Kawada T., Mizusaki J. Mass transport properties of Ce0.9Gd0 i02s at the surface and in the bulk // Solid State Ionics. 2002. V. 152. P. 469−476.
  40. Matsuzaki Y., Yasuda I. Electrochemical properties of reduced-temperature SOFCs with mixed ionic-electronic conductors in electrodes and/or interlayers // Solid State Ionics. 2002. V. 152−153. P. 463−468.
  41. Seeharaj P., Berenov A., Raj E., Rudkin R., Atkinson A. Mixed-conducting LSC/CGO composites for passive oxygen separation membranes // Solid State Ionics. 2011. V. 192. P. 638−641.
  42. Cutler R.A., Meixner D.L. Ceria-lanthanum strontium manganite composites for use in oxygen generation systems // Solid State Ionics. 2003. V. 159. P. 919.
  43. McLachlan D.S. Equations for the Conductivity of Macroscopic Mixtures // Journal of Physics C: Solid State Physics. 1986. V. C19. 1339−1354.
  44. McLachlan D.S. An equation for the conductivity of binary mixtures with anisotropic grain structures // Journal of Physics C: Solid State Physics. 1987. V. 20. P. 865−877.
  45. McLachlan D.S. Equation for the Conductivity of Heterogeneous Binary Media // Japanese Journal of Applied Physics. 1987. V. 26. P. 901−902.
  46. Pal R. On the electrical conductivity of particulate composites //Journal of Composite Materials. 2007. V. 41. P. 2499−2511.
  47. McLachlan D.S., Blaszkiewicz M., Newnham R.E. Electrical resistivity of composites //Journal of American Ceramic Society. 1990. V. 73. P. 2187−2203.121
  48. Sunarso J., Baumann S., Serra J. M!, «Meulenberg W. A., ~Liu S*, Lin Y.*S™ Diniz da Costa J.C. Mixed ionic-electronic conducting (MIEC) ceramic-based membranes for oxygen separation // Journal of Membrane Science. 2008. V. 320. P. 13−41.
  49. С.З. Теоретические основы изотопных методов изучения химических реакций. М.: Издательство АН СССР. 1956. 611 с.
  50. Boreskov G.K., Kasatkina L.A. Catalysis of Isotope Exchange in Molecular Oxygen and Its Application to the Study of Catalysts //Russian Chemical Reviews. 1968. V. 37. P. 613−628.
  51. Т.К. Катализ. Вопросы теории и практики. 1987. Новосибирск: Наука. 536 с.
  52. B.C., Поповский В. В., Боресков Г. К. Кинетика изотопного обмена в системе молекулярный кислород — твердый окисел. // Кинетика и катализ. 1964. Т. 5, С. 624−629.
  53. М. Che and A. J. Tench, Adv. Catal., 1983, V. 32, P. 11−18.
  54. Haber J., Serwicka E.M. React. Kinet. Catal. Lett. 1987. V. 35. P. 369−375.
  55. Fleig J., Merkle R., Maier J. The p (02) dependence of oxygen surface coverage and exchange current density of mixed conducting oxide electrodes: model considerations //Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. V. 9. P. 27 132 723.
  56. Adler S.B. Factors governing oxygen reduction in solid oxide fuel cell- cathodes // Chemical Reviews. 2004. V.104.P. 4791−4843.
  57. Adler S. B, Chen X.Y., Wilson J.R. Mechanisms and irate laws for oxygen exchange on mixed-conducting oxide surfaces // Journal of Catalysis. 2007. V. 245. P. 91−109.
  58. Horiuti J. J. Res. Inst: Catal. Hokkaido Univ. 5 (1957) 1.
  59. Chen X.J., Chan. S.H., Khor K.A. Simulation of a composite cathode in solid oxide fuel cells // Electrochimica Acta. 2004. V. 49. P- 1851−1861.
  60. Adler S.B., Lane J.A., Steele B.C.H. Electrode kinetics of porous mixed-conducting oxygen electrodes // Journal of the Electrochemical Society. 1996: V. 143. P.3554−3564.
  61. Preis W. Modelling of surface exchange reactions and diffusion in composites and polycrystalline materials//Monatshefte fur Chemie. 2009. V. 140. P. 10 591 068.
  62. Preis. Modeling of surface exchange reactions and diffusion in composites including transport processes at grain and interphase boundaries // Journal- of Solid State Electrochemistry. 2010. V. 15. P. 2013−2022.
  63. Choy T.C. ffective medium theory: principles and applications. Oxford: Clarendon Press. 1999: 182 p.
  64. Preis W., Sitte W. Fast grain boundary diffusion and rate-limiting surface exchange reactions in polycrystalline materials // Journal of applied physics. 2005. V. 97. P. 93 504−93 504−10.
  65. Murray E.P., Tsai T., Barnett S.A. Oxygen transfer processes in (La, Sr) Mn03 /Y203-stabilized-Zr02 cathodes: an impedance spectroscopy study. Solid State Ionics. 1998. V. 110. P. 235−243.
  66. Kenjo T., Nishiya M. LaMn03 air cathodes containing Zr02 electrolyte for high temperature solid oxide fuel cells // Solid State Ionics. 1992. V. 57. P. 295−302.
  67. Tsai T., Barnett S.A. Effect of LSM-YSZ cathode on thin-electrolyte solid oxide fuel cell performance // Solid State Ionics. 1997. V. 93 P. 207−217.
  68. Jorgensen M.J., Primdahl S., Mogensen M. Characterisation of composite SOFC cathodes using electrochemical impedance spectroscopy // Electrochemica Acta. 1999. V. 44. P. 4195−4201.
  69. Ostergard M.J.L., Clausen C., Bagger C., Mogensen M. Manganite-zirconia composite cathodes for SOFC: Influence of structure and composition // Electrochemica Acta. 1995. V. 40. P. 1971−1981.
  70. Kharton V.V., Kovalevsky A. V, Viskup A.P., Shaula A.L., Figueiredo F.M., Naumovich E.N., Marques F.M.B. Oxygen transport in Ce0.8Gd0.2O2-^-based composite membranes // Solid State Ionics. 2003. V. 160. P. 247−258.
  71. Yoon J.S., Yoon M.Y., Lee E.J., Moon Ji-W., Hwang H.J. Influence of Ceo 9GCI0.1O2−5 particles on microstructure and oxygen permeability of Bao.5Sro.5Coo.8Feo.2O3.-s composite membrane // Solid State Ionics. 2010. V. 181. P.1387−1393.
  72. Zhu X., Wang H., Yang W. Relationship between homogeneity and oxygen permeability of composite membranes // Journal of Membrane Science. 2008. V. 309. P. 120−127.
  73. Kenney B., Karan K. Engineering of microstructure and design of a planar porous composite SOFC cathode: a numerical analysis // Solid State Ionics. 2007. V. 178. P. 297−306.
  74. Dusastre V., Kilner J.A. Optimisation of composite cathodes for intermediate temperature SOFC applications // Solid State Ionics. 1999. V. 126. P. 163−174.
  75. E.P., Barnett S.A. (La, Sr) Mn03 -{Ce, Gd)02-x composite cathodes for solid oxide fuel cells // Solid State Ionics. 2001. V. 143. P. 265−273.
  76. Gong M., Lu L., Zhang H., Gao L., Guo Y., Jin J. Properties and performance of Lai.6Sro.4Ni04+5 Ce0.8Sm0.2Oi.9 composite cathodes for intermediatetemperature solid oxide fuel cells // Materials Research Bulletin. 2009. V. 44. P. 1630−1634.
  77. Steele B.C.H. Survey of materials selection for ceramic fiiel cells II. Cathodes and anodes // Solid State Ionics. 1996. V. 86−88. PI 1223−1234.
  78. Steele B.C.H. Interfacial reactions associated with ceramic ion transport membranes // Solid State Ionics. 1995. V. 75. P. 157−165.
  79. Janardhanan V.M., Heuveline V., Deutschmann O. Three-phase boundary length in. solid-oxide fuel cells: A mathematical model //Journal of Power Sources. 2008. V. 178. P. 368−372.
  80. Sanyala J., Goldin G.M., Zhu H., Kee RJ. A particle-based model for, predicting the effective conductivities of composite electrodes // Journal of Power Sources. 2010. V. 195. P. 6671−6679.
  81. Benson S.J., PhD thesis: Imperial College, Department Materials. 1999.
  82. Manning P. S.,. Sirman J.D., Kilner J.A. Oxygen self-diffusion and surface exchange studies of oxide electrolytes having the fluorite structure // Solid State Ionics. 1996. V. 93 P. 125−132.
  83. Ji Y., Kilner J.A., Carolan M.F. Electrical conductivity and oxygen transfer in gadolinia-doped>ceria (CG0)-C0304-s composites //Journal, of the European Ceramic Society. 2004. V. 24. P. 3613−3616.
  84. Kalnin J.R., Kotomin E.A., Maier J. Calculations of the effective diffusion coefficient for inhomogeneous media // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2002. V. 63. P. 449-^56.
  85. Belova I.V., Murch G.E. Calculation of the effective conductivity and diffusivity in composite solid electrolytes // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2005. V. 66. P. 722−728.
  86. Kalnin J.R., Kotomin E. Modified Maxwell-Garnett equation for the effective transport coefficients in inhomogeneous media //Journal of Physics A.: Mathematical and General! 1998. V. 31. P. 7227−7234.pdf
  87. Belova I.V., Murch G.E. The effective diffusivity in two-phase material // Defect and Diffusion Forum. 2003. V. 218−220. P. 79−87.
  88. Kalnin J.R., Kotomin E.A., Maier J. Calculations of the effective adiffusion coefficient for inhomogeneus media // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2002. V. 63. P. 449−456.
  89. Jamnik J., Kalnin J.R., Kotomin E.A., Maier J. Generalised Maxwell-Garnett equation: application to electrical and chemical transport // Physical Chemistry Chemical Physics. 2006. V. 8. P. 1310−1314.
  90. Harrison L.G. Influence of dislocations on diffusion kinetics in solids with particular reference to the alkali halides // Transactions of the Faraday Society. 1961. V. 57 P. 1191−1199.
  91. Belova I.V., Murch G.E. Diffusion in nanocrystalline materials // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2003. V. 64. P. 873−878.
  92. Preis W., Sitte W. Surface exchange reactions and fast grain boundary diffusion in polycrystalline materials: Application of a spherical grain model // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2005. V. 66. P. 1820−1827.
  93. Mishin Y., Gust W. Grain boundaiy diffusion metals versus non-stoichiometric compounds // Chemistry and materials science. 2005. V. 7. P. 247−263.
  94. KolobovYu. R. Grain Boundary Diffusion and Properties of Nanostructured Materials. UK: Cambridge International Science Publishing. 2007.236p.
  95. Kaur I., Mishin Y., Gust W. Fundamentals of Grain and Interphase Boundary Diffusion. Chichester: John Wiley and Sons Ltd. 1995. 435p.
  96. Jamnik J., Kalnin J.R., Kotomin E.A., Maier J. Generalised Maxwell-Garnett equation: application to electrical and chemical transport // Physical Chemistiy Chemical Physics. 2006. V. 8. P. 1310−1314.
  97. Yoo H.-I., Lee Ch.-E. Conductivity relaxation patterns of mixed conductor oxides under a chemical potential gradient // Solid State Ionics. 2009. V. 180. P. 326−337.
  98. Jonscher A.K. Dielectric relaxation in solids // Journal of Physics D: Applied Physics. V. 32. P. 1983. P. 294−304.
  99. Crank J. The mathematics of diffusion. Bristol: Oxford University press. 1975. 414 p.
  100. Kharlamova Т., Smirnova A., Sadykov V., Zarubina V., Krieger Т., Batuev L., Ishchenko A., Salanov A., Uvarov N. Intermediate temperature solid oxide fuel cells based on nano-composite cathode structures // ECS Transactions. 20 081 V. 13. P: 275−284.
  101. Kharlamova Т., Smirnova A., Sadykov V., ZarubinaV., Krieger Т., Batuev L., Ishchenko A.,. Salanov A., Uvarov N. Intermediate temperature solid oxide fuel cells based on nano-composite cathode structures // ECS Transactions. 2008. V. 13. P. 275−284.
  102. Т., Pavlova S., Sadykov V., Krieger Т., Alikina G., Argirusis Ch. // Catalysis Today. 2009. V. 146. P. 141−147.
  103. ИО.Брандон Д1, Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера. 2004. 384 с.
  104. Ш. Гоулдстейн Дж., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч., Лифшин Ф. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: в двух книгах. Пер. с англ. М.: Мир. 1984. 303 с.
  105. Locquin М., Langeon М. Handbook of Microscopy, London: Butterworths & Co Ltd. 1983.
  106. И. M., Фрайман Б. С. Вторичная электронная эмиссия. Москва: Наука. 1969. 408 с.
  107. М. В. Свидетельство авторской регистрации в РОСПАТЕНТ программного средства «1ЕРго» № 2 011 614 002 от 24.05.2011.
  108. Ramadan A.A., Gould R.D., Ashour A. On the Van der Pauw method of resistivity measurements // Thin Solid Films. 1994. V. 239 P. 272.
  109. Versnel W. Analysis of Hall-plate shaped Vander Pauw structures // Solid State Electronics. 1978. V. 21. P. 126. /
  110. Riess I., Tannhauser D.S. Application of the van der Pauw method* to conductivity measurements on mixed ionic-electronic solid conductors // Solid State Ionics. 1982. V. 7. P. 307−315.
  111. Chwang R., Smith B.J., Crowell C.R. Contact size effects on the vanderPauwmethod for resistivity and Hall coefficient measurement // SolidState Electronics. 1974. V. 17. P. 1217−1227.
  112. M. В. Свидетельство авторской регистрации в РОСПАТЕНТ программного средства «ECRPro» № 2 011 614 003 от 24.05.2011.
  113. Брандг 3. Анализ данных. Статистические и вычислительные методы для научных работников и инженеров. М.: Мир, 2003, 688 с.
  114. База данных порошковых дифрактограмм ICDD PDF-2 (2008). Карточки: 01−075−0161, 00−035−1480, 00−047−1049.
  115. .С. Элементарная геометрия. Стереометрия М.: ОНТИ, 1951. 760с.
  116. Bouvard D., Lange F.F. Relation between percolation and particle coordination in binary powder mixtures //Acta Metallurgica et Materialia. 1991. V.39. P. 3083−3090.
  117. Ю.С., Ананьев M.B., Уваров Н. Ф., Беспалко Ю. Н., Павлова С. Н., Садыков В. А. Влияние фазового состава на транспортные свойства композитов Lao.8Sro.2Feo.7Nio.3O3.5-Ceo9Gdo.1O1.95 //Электрохимия. 2011. Т. 47. № 6. С. 709−716.
  118. Ю.С., Уваров Н. Ф. Транспортные свойства композиционных катодных материалов Lao.8Sro.2Feo.7Nio.3O35-Ceo.9Gdo.1O1.95 //Химия в интересах устойчивого развития. 2011. Т. 19. № 3. С. 335—338.
  119. Chen X., Wang S., Yang Y.L., Smith L., Wu N.J., Kim B.-I., Perry S.S., Jacobson A.J., Ignatiev A. Electrical conductivity relaxation studies of an epitaxial Lao.5Sro.5Co03−5 thin film // Solid State Ionics. 2002. V.146. P. 405.
  120. Pavlova S., Kharlamova Т., Savykov V., Krieger Т., Muzykantov V., Bespalko
  121. Patrakeev M.V., Leonidov I.A., Kozhevnikov V.L., Poeppelmeier K.R. p-Type electron transport in LaixSrxFe035 at high temperatures // Journal of Solid State Chemistry. 2005. V. 178. P. 921−927.
  122. Mizusaki J., Yoshihiro M., Yamauchi S., Fueki K. Nonstoichiometry and defect structure of the perovskite-type oxides LaixSrxFe035 // Journal of solid state chemistry. 1985. V. 58. P. 257−266.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!