Фундаментальные основы создания высокоэффективных электродных материалов для электрохимического синтеза аммиака в протон-проводящем электролизёре

В ходе выполнения работ по проекту выполнен синтез объектов исследования следующего состава: Gd1-xLaxBaCo2-yFeyO6-d (x=0-1, y=0-2), Ba(Sr)Co1-x-yFexRyO3-d (R – редкоземельный элемент, x=0-1, y=0-0.5), Sr2-yBayMg1-xBxMoO6-d (y=0-2, x=0-1, B – Fe, Co, Ni). Кристаллическая и микроструктура Gd1-xLaxBaCo2O6-d (x=0.2, 0.4, 0.6) и Ba(Sr)Co1-yRyO3-d (R – Gd, y=0.1) исследована в зависимости от температуры, парциального давления кислорода и паров воды. Измерены общая электропроводность и термо-ЭДС указанных оксидных материалов в зависимости от парциального давления кислорода и паров воды, температуры. Изучено содержание кислорода и степени гидратации объектов исследования в зависимости от парциального давления кислорода и паров воды, температуры. Измерены стандартные термодинамические функции образования объектов исследования. Показано, что поведение изученных материалов существенно зависит от внешних условий (температура, состав газовой атмосферы) и при их варьировании наблюдается ряд явлений, связанных с фазовыми переходами и фазовым расслоением исследуемых объектов, вследствие чего в системе Gd1-xLaxBaCo2-yFeyO6-d (x=0-1, y=0-2) возможно формирование оксидных материалов с поверхностью декорированной наноразмерными частицами BaCo1-yRyO3-d, что может обуславливать высокие эксплуатационные характеристики таких материалов и наличие в них смешанной протонно-кислородной-дырочной электропроводности, при этом дырочная проводимость является доминирующей. Все изученные материалы испытаны в лабораторном макете электролизера, показано, что наилучшие перспективы с точки зрения долговечности и воспроизводимости характеристик показывают оксиды Sr2-yBayMg1-xFexMoO6-d.