Разработка новых упорядоченных оксидов со структурой перовскита для высокотемпературных электрохимических приложений

Объектами исследования являются многокомпонентные оксидные соединения, со-держащие ионы переходных металлов. Цель работы – синтез и структурная аттестация упорядоченных оксидов LnBaCo2O6 (Ln=Pr, Sm, Gd) и Sr1–xNdxFe0.8Mo0.2O3–δ со смешанным типом проводимости, исследование физико–химических свойств, характеризующих высокотемпературное рав-новесие, описание дефектной структуры и установления её взаимосвязи с параметрами внешней среды, изучение особенностей электронного транспорта и кислородной проницаемости на основе данных оксидов. В ходе работы были синтезированы нестехиометричные по кислороду оксиды LnBaCo2O6–δ (Ln=Pr, Sm, Gd) и проведена аттестация фазового состава. С использованием метода изостатического прессования с последующим высокотемпературным спеканием изготовлены газоплотные керамические мембраны в виде трубок. Измерены значения кислородного потока в условиях различных комбинаций газовых сред в разделенных пространствах. Установлено, что стадия объемной кислородной диффузии становится лимитирующей в процессе ионного переноса и зависит от особенностей кристаллической структуры. Показано, что процесс деградации мембраны связан с активной диффузией ка-тионов и сорбции карбоната бария на поверхности мембраны. Были получены новые перовскитоподобные фазы Sr1–xNdxFe0.8Mo0.2O3–δ, где x≤0.2. Измерены температурные и барические зависимости электропроводности и термоЭДС. Проведен теоретический анализ экспериментальных данных путем рассмотрения особен-ностей дефектной структуры материалов. Рассчитаны парциальные вклады в термоЭДС от электронных и дырочных носителей заряда, а также ионов кислорода. Установлено, что введение неодима сопровождается увеличением всех парциальных компонентов и в совокупности приводит к значительному росту электропроводности и коэффициента Зеебека. Рассчитанные значения плотности потока молекулярного водорода, полученного путем расщепления водяного пара на поверхности Sr0.8Nd0.2Fe0.8Mo0.2O3–δ, превышают таковые для лантансодержащего феррита более чем в 4 раза, что свидетельствует о перспективах использования данного материала в процессе получения чистого водорода. Область практического применения – электрохимия, энергетика.