Высокотемпературные протонные электролиты на основе Ba(Ce,Zr)O₃ со структурой перовскита: стратегии синтеза, оптимизация свойств и особенности применения

Разработана методика получения газоплотных электролитов на основе Ba(Ce,Zr)O₃ при температурах на 100 – 200°С ниже, чем при использовании стандартных методов, за счет введения 0,5 – 1 мас. % спекающих добавок CuO или Co₂O₃. Предложены подходы к созданию новых газоплотных электролитов с помощью изовалентного (Zr⁴⁺) и гетеровалентного (Y³⁺, Y³⁺/Yb³⁺, Ln³⁺) допирования оксида BaCeO₃, позволяющие добиваться высокой химической стабильности, оптимальных термомеханических свойств материалов, а также повышать их электропроводность. Показано, что общая, объемная и зернограничная проводимости электролитов BaCe₀,₅Zr₀,₃Ln₀,₂O₃ изменяются экстремально при увеличении ионного радиуса допанта вследствие наложения двух конкурирующих эффектов – роста размеров зерен керамики и увеличения степени нарушения катионной стехиометрии. Методом совместной прокатки пленок созданы единичные ячейки ТОТЭ на основе тонкослойных протонпроводящих электролитов. Разработаны новые конструкции водородных и пароводяных сенсоров.