Wysokotemperaturowe przewodniki protonowe są interesującą grupą materiałów ze względu na ich potencjalne możliwości zastosowań. Drogą modyfikacji właściwości elektrycznych i transportowych materiałów o strukturze perowskitu jest wprowadzanie różnych trójwartościowych domieszek akceptorowych w podsieć B materiału ABO3. Domieszkowany
ceran baru wykazuje stosunkowo wysokie przewodnictwo protonowe w wysokich temperaturach (400-800°C). Niska stabilność chemiczna jest wadą tych materiałów w rzeczywistych warunkach pracy urządzeń elektrochemicznych. Jednym ze sposobów uzyskania materiałów o wysokiej przewodności protonowej i dobrej stabilności chemicznej jest właściwy dobór rodzaju domieszki jak również składu chemicznego materiału. Celem niniejszej pracy było określenie wpływu domieszek tytanu, cyny, itru, indu oraz srebra na modyfikację wybranych właściwości fizykochemicznych ceranu baru.
Większość materiałów otrzymano przy użyciu reakcji w stanie stałym oraz niektóre materiały zmodyfikowaną metodą zol-żel. Dyfrakcja rentgenowska (XRD), różnicowa analiza termiczna i termograwimetria w połączeniu ze spektrometrią mas (DTA,TG,MS), pomiary właściwości elektrycznych prądu stałego (w tym EMF, liczb przenoszenia), spektroskopia impedancyjna (EIS) zostały użyte jako techniki eksperymentalne. Wyniki badań zostały wykorzystane do określenia związku pomiędzy ilością i rodzajem wprowadzonych domieszek, metodą i warunkami wytwarzania proszków oraz podstawowymi właściwościami fizykochemicznych materiałów. Na podstawie zmian struktury krystalicznej materiałów przeprowadzono szczegółową dyskusję dotyczącą mechanizmu modyfikacji własności elektrycznych i transportowych materiałów.
MODIFICATION OF SELECTED PROPERTIES OF OXIDE PROTONIC CONDUCTORS.
Ceramic, advanced perovskites materials based on BaCeO3 are
a promising group of materials for electrochemical application e.g. fuel cells, membranes for hydrogen purification. The successful attempt to modify the electrical and transport properties of materials is introduction of trivalent acceptor dopants (e.g. Y, Yb, Gd) in B-site of ABO3 perovskite structure.
Barium cerate exhibits relatively high protonie conductivity at intermediate temperatures (in the range of 400-800°C), especially when modified by doping. Another problem to be solved is the poor chemical stability of some of these materials in real working conditions. One of the ways to obtain materials with high protonie conductivity and good chemical stability is the proper selection of suitable chemical composition by doping cerate-based materials with foreign ions. The aim of this work was to examine the influence of titanium, tin, yttrium, indium and silver dopants on physicochemical properties of BaCe03 materials. Most of materials were synthesized by solid state reaction and some materials by modified sol-gel method. X-ray Diffraction (XRD), Differential Thermal Analysis and Termogravimetry coupled with Mass Spectrometry (DTA,TG,MS), DC electrical properties measurements (including EMF of electrochemical cells and transference numbers), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were used as experimental techniques. Obtained results allowed to determine the correlation between introduced dopants and the basic physicochemical properties of the materials. The detailed discussion concerning the mechanism of modification of electrical conductivity, the transport properties is based on the modification of crystalic structure.
