Portal de Periódicos da CAPES

Ionic Conductivity of the CeO2-Gd2O3-SrO System

2011; De Gruyter Open; Volume: 56; Issue: 4 Linguagem: Polonês

10.2478/v10172-011-0143-4

2300-1909

Magdalena Dudek, Michał Mosiałek, Grzegorz Mordarski, Robert P. Socha, Alicja Rapacz-Kmita,

Electronic and Structural Properties of Oxides

IONIC CONDUCTIVITY OF THE CeOThe Pechini method was used to synthesize nanopowders of CeO 2 -based solid solutions with the formula Ce 0.8-x Gd 0.2 Sr x O 2-δ for 0<x<0.1.All powders and sinters were found to be ceria-based cubic solid solutions.The electrical properties of the ceria-based solid solutions were studied by the a.c impedance spectroscopy method within a temperature range of 200-700 • C.It was found that by adding a small amount of cation Sr 2+ into the solid solution Ce 0.8-x Gd 0.2 Sr x O 2-δ <x<0.05allowed us to slightly improve the ionic conductivity of a Ce 0.8 Gd 0.2 O 2δ oxide electrolyte.Selected materials from the CeO 2 -Gd 2 O 3 -SrO system were tested as oxide electrolytes in the solid oxide fuel cells operating in a temperature range of 600-700 • C. Two kinds of cathode oxide materials were used: monophase Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 and the composite cathode Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 -5% wt.Ag.It was found that a solid oxide fuel cell with a Ce 0.78 Gd 0.2 Sr 0.02 O 2 electrolyte exhibited higher power and current densities compared to IT-SOFC involving Ce 0.8 Gd 0.2 O 2 as an oxide electrolyte.The utilization of a Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 -5% wt.composite cathode into IT-SOFC could be an additional factor improving its performance in the temperature range 600-700 • C.Keywords: solid oxide electrolytes, ceria-based solid solutions, co-doping, solid oxide fuel cell Jednofazowe proszki roztworów stałych Ce 0.8-x Gd 0.2 Sr x O 2-δ dla 0<x<0.1 syntezowano metodą Pechiniego.Właściwości elektryczne tych spieków zbadano metodą spektroskopii impedancyjnej w temperaturach od 200 do 700 • C. Na podstawie tych badań stwierdzono, że wprowadzenie SrO do roztworu stałego Ce 0.8-x Gd 0.2 Sr x O 2-δ <x<0.05prowadzi do podwyższenia przewodności jonowej elektrolitu tlenkowego Ce 0.8 Gd 0.2 O 2-δ .Wybrane materiały z układu CeO 2 -Gd 2 O 3 -SrO przetestowano jako elektrolity tlenkowe w dwukomorowym stałotlenkowym ogniwie paliwowym pracującym w temperaturach od 600-700 • C. Jako materiały katodowe zastosowano: jednofazowy Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 oraz kompozytowy Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 zawierający dodatek 5% wag srebra.W wyniku przeprowadzonych prac doświadczalnych stwierdzono, że zastosowanie elektrolitu tlenkowego Ce 0.78 Gd 0.2 Sr 0.02 O 2 w stałotlenkowym ogniwie paliwowym pozwala na otrzymanie wyższych gęstości prądu oraz mocy w odniesieniu do tego samego ogniwa IT-SOFC lecz zawierającego elektrolit Ce 0.8 Gd 0.2 O 2 .Kolejnym czynnikiem poprawiającym prace tych ogniw w zakresie temperatur 600-700 • C może być stosowanie kompozytowych materiałów katodowych zawierających Sm 0.5 Sr 0.5 CoO 3 z dodatkiem 5% wag.Ag.