Чикинева Татьяна. Синтез и исследование электропроводности материалов с перовскитной структурой для электродов в симметричных твердооксидных топливных элементах

Руководитель — А.В. Морозов (СУНЦ МГУ, ФНМ МГУ)

Чикинёва презентация

Одним из самых перспективных новых источников топлива являются симметричные твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ), которые могут не только преобразовывать химическую энергию в электрическую напрямую, но и, благодаря особенностям своей структуры, являются более выгодными для производства и эксплуатации. Однако существующие на данный момент электродные материалы для таких топливных элементов не отвечают всем критериям, необходимым для успешной коммерциализации и популяризации таких источников энергии.

Таким образом, целью данной работы является поиск новых электродных материалов для симметричных ТОТЭ на основе оксидов с перовскитной структурой. В рамках данной цели были поставлены следующие задачи: синтез прекурсора — Fe₂(MoO₄)₃, синтез новых оксидов La_xCa_(1-x)Fe_yMo_0,25Mg_0,25O₃ (x=0,2 — 0,8; y = 0,5 и 0,6), анализ кристаллической структуры полученных соединений, исследование высокотемпературных свойств, таких как термическое расширение и электропроводность, разработка более эффективных методик синтеза данных сложных оксидов на основе методов мягкой химии.

В качестве исходных материалов были использованы La₂O₃, CaCO₃, MgO, Fe₂O₃ и MoO₃ (Ч.Д.А.). Образцы были получены методом твердофазного отжига при 650^оС в течение 48 часов (х2), при 700^оС в течение 24 часов, при 800^оС в течение 10 часов.

По данным порошковой рентгеновской дифракции было установлено, что образцы кристаллизуются в структуре ромбически искаженного перовскита, при этом в большинстве образцов присутствует небольшое количество примеси CaMoO4. Также было замечено, что симметрия кристаллической структуры перовскита повышается с ростом содержания кальция.

Методом дилатометрии. исследовали термическое расширение образца La_0.4Ca_0.6Fe_0.6Mg_0.175Mo_0.225O₃. Установлено, что КТР оксида на воздухе и Ar/H2 составляет 11.8-13.6 ppm K-1 в температурном интервале 298-1173К.

Электропроводность измеряли 4-х контактным методом на образцах La_0.5Ca_0.5Fe_0.6Mo_0,175Mg_0,25O₃ и La_0.55Ca_0.45Fe_0.5Mg_0.2625Mo_0.2375O₃, которая при 900^оС составила 0.21 См/см в Ar и 0.24 См/см на воздухе, и 0.07 См/см на воздухе и 0.09 в Ar, соответственно.