Abstract: Прогресс в области водородной энергетики и перспективные направления ее современного развития тесно связаны с разработкой топливных элементов, в том числе, твердооксидных топливных элементов и твердофазных мембран для получения водорода, кислорода и синтез-газа. Необходимым условием производства конкурентоспособных устройств в данной области является использование электродных материалов, сочетающих высокую электрохимическую активность, стабильность характеристик во времени и низкую стоимость. Оксиды Ln2NiO4 со слоистой структурой Раддлесдена - Поппера с высокой смешанной ионно-электронной проводимостью и умеренными коэффициентами теплового расширения являются перспективными материалами для кислородпроводящих мембран и катодов среднетемпературных твердооксидных топливных элементов. В настоящей работе проведены исследования структуры, электропроводности, подвижности кислорода и электрохимических свойств Ln2-x Ca x NiO4+δ (Ln = La, Pr, Nd; x = 0; 0,3) с целью выявления факторов, оказывающих наиболее значительное влияние на электрохимическую активность и стабильность электродов. Установлено, что допирование кальцием приводит к стабилизации структуры и увеличению электропроводности материалов. Однако электрохимическая активность электродов с введением кальция снижается в разной степени, зависящей от природы лантаноида. Прямой связи такого снижения ни с электрическими свойствами, ни с содержанием междоузельного кислорода не было обнаружено. Выявлена корреляция поляризационного сопротивления электродов с реакционной способностью (константой обмена) и подвижностью (коэффициентом самодиффузии) кислорода в электродном материале. С помощью метода C18O2 SSITKA показано, что общая подвижность кислорода в допированных материалах падает при уменьшении содержания высокоподвижного междоузельного кислорода и нарушении кооперативного механизма переноса кислорода. В случае La1,7Ca0,3NiO4+δ это приводит к появлению канала медленной диффузии и существенному уменьшению суммарного коэффициента диффузии, что может быть причиной значительного увеличения поляризационного сопротивления электродов. В материалах с празеодимом и неодимом такое явление не наблюдалось. Разработанные в данном исследовании электроды на основе Pr1,7Ca0,3NiO4+δ и Nd1,7Ca0,3NiO4+δ имеют приемлемый уровень электрохимической активности наряду с высокой электропроводностью и повышенной стабильностью по сравнению с недопированными составами и могут быть рекомендованы в качестве катодов среднетемпературных топливных элементов.

Cite: Пикалова Е.Ю. , Кольчугин А.А. , Садыков В.А. , Садовская Е.М. , Филонова Е.А. , Еремеев Н.Ф. , Богданович Н.М.
Структура, транспортные свойства и электрохимическое поведение слоистых никелатов лантаноидов, допированных кальцием
Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2018. №1-3. С.70-93. DOI: 10.15518/isjaee.2018.01-03.070-093 РИНЦ AN OpenAlex

Translated: Pikalova E.Y. , Kolchugin A.A. , Sadykov V.A. , Sadovskaya E.M. , Filonova E.A. , Eremeev N.F. , Bogdanovich N.M.
Structure, Transport Properties and Electrochemical Behavior of the Layered Lanthanide Nickelates Doped with Calcium
International Journal of Hydrogen Energy. 2018. V.43. N36. P.17373-17386. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.07.115 WOS Scopus РИНЦ AN OpenAlex

Dates:

Submitted:	Oct 12, 2017
Accepted:	Nov 30, 2017
Published print:	Mar 12, 2018

Identifiers:

Elibrary:	32581667
Chemical Abstracts:	2018:2236956
OpenAlex:	W2791571446

Citing:

DB	Citing
Elibrary	1

Altmetrics: