Роль межзеренных границ в транспорте заряда в протонпроводящих твердых электролитах

Изучено влияние нестехиометрии по стронцию и допирования иттрием на общую, объемную и межзеренную проводимость протонпроводящих твердых электролитов на основе цирконата стронция (SrₓZrO₃₋δ и SrₓZr₀,₉₅Y₀,₀₅O₃₋δ, х = 0,94 - 1,02). Показано, что содержание иттрия в объеме зерен поликристаллических образцов SrₓZr₀,₉₅Y₀,₀₅O₃₋δ (SZYₓ, х = 0,94 - 1,02) меньше номинального и составляет около 2 мол.%; избыточный иттрий содержится в нанозернах примесной фазы - оксида циркония-иттрия. Состав поверхности образцов SrₓZr₀,₉₅Y₀,₀₅O₃₋δ после высокотемпературного отжига отличается от состава объема: поверхность обеднена стронцием и иттрием. Выявлено, что дефицит стронция способствует росту зерен. Установлено, что нестехиометрия по стронцию и допирование акцепторной примесью - иттрием - оказывают существенное влияние на проводимость цирконата стронция. Предложена модель образования заряженных дефектов при допировании и изменении содержания стронция. В обеих системах общая проводимость лимитируется границами зерен; низкие значения межзеренной проводимости могут быть обусловлены более низкой концентрацией иттрия в приповерхностном слое, чем в объеме, а также образованием нанозерен примесной фазы на границах зерен основной фазы.Измерения чисел переноса в образце Sr₀,₉₈Zr₀,₉₅Y₀,₀₅O₃₋δ, обладающем наиболее высокой проводимостью, показали, что в сухих атмосферах реализуется преимущественно кислород-ионный перенос (ti = 0,99 при 550°С в условиях воздух/водород), а во влажном воздухе преобладает протонный перенос (tH = 0,87, 500°С).