Celem tej rozprawy jest badanie stabilności chemicznej i właściwości elektrycznych kompozytowych przewodników jonowych składających się w różnych stosunkach ze związków BaCe0.85Y0.15O3-δ (BCY15) i
Ce0.85Y0.15O2-δ (YDC15) oraz porównanie tych właściwości fizykochemicznych z właściwościami następujących związków niekompozytowych: BCY15, BaCe0.70In0.30O3-δ (BCI30) i YDC15. Wszystkie
próbki za wyjątkiem BCI30 wykazały dobrą odporność na działanie H2O
w 600°C. Jednak zauważono znaczny wpływ mieszaniny gazowej CO2/H2O na morfologię i skład fazowy próbek, zwłaszcza w przypadku BCY15. Także stwierdzono, że istnieje korelacja pomiędzy stosunkiem BCY15/YDC15 w danym kompozycie oraz porowatością materiałów a odpornością tych próbek na korozję. Badania elektrochemiczne przeprowadzone na kompozytach wykazały zdolność tych materiałów do przewodnictwa rzędu 10-3 S/m
w temperaturach powyżej 500°C zarówno w atmosferze zawierającej wodór jak i tlen. Ponadto wartości energii aktywacji przewodnictwa kompozytów znajdują się pomiędzy wartościami stwiedzonymi dla BCY15 i YDC15. Z otrzymanych wyników badań można wnioskować, że właściwości BCY15 oraz kompozytów BCY15-YDC15 wskazują na ich przydatność jako potencjalnych materiałów elektrolitowych do podwójnych ogniw typu PCFC-SOFC. Jednak słaba odporność tych związków na działanie CO2
CHEMICAL STABILITY AND ELECTRICAL PROPERTIES OF BARIUM CERATE - BASED IONIC CONDUCTING MATERIALS FOR USE IN A DUAL PCFC-SOFC FUEL CELL
The goal of this dissertation is to study the chemical stability and electrical properties of ion conducting composite materials obtained by mixing together BaCe0.85Y0.15O3-δ (BCY15) and Ce0.85Y0.15O2-δ (YDC15) compounds
in different ratios and compare these physicochemical properties with those of non-composite BCY15, BaCe0.70In0.30O3-δ (BCI30) and YDC15. All the samples, with the exception of BCI30, exhibited good resistance against the effects of H2O at 600°C. However, the presence of a CO2/H2O gas mixture significantly affected the morphology and phase composition of the samples, especially in the case of BCY15. It was also determined that both the BCY15/YDC15 ratio of the composites and the porosity of the materials affect the stability of the materials in corrosive conditions. Electrochemical studies carried out on the composites show that these materials are capable of conduction the order of 10-3 S/m at temperatures above 500°C in both hydrogen and oxygen-containing atmospheres. Furthermore, activation energy values of the conductivity determined for the composites are between those obtained for BCY15 and YDC15. In conclusion, BCY15 and the BCY15-YDC15 composites show promise for future use as electrolytes in dual PCFC-SOFC fuel cells. However, the use of hydrocarbon fuels is still limited by the chemical instability of the materials against CO2.
