Фундаментальные исследования материалов для твердооксидных электрохимических устройств

Целью фундаментальных исследований являлась разработка научных основ направленного поиска и создания функциональных материалов с заданными свойствами для твердооксидных электрохимических устройств нового поколения на основе полученных экспериментальных и теоретических результатов. Получены новые сведения о фазовых равновесиях, структуре и функциональных свойствах ряда оксидных систем: (1) акцепторно-допированных цирконатов и гафнатов щелочноземельных элементов с преобладающей ионной (О2- и Н+) проводимостью, которые являются перспективными электролитами; (2) оксидов и композитов на основе железо-иттриевого граната и никелатов лантаноидов со смешанной электронно-ионной проводимостью, перспективных для применения в качестве электродных материалов. Установлено, что оксиды SrZr0,9Lu0,1O3-δ и SrHf0,8Sc0,2O3-δ не уступают по проводимости большинству известных твердооксидных протонных электролитов. Высокая химическая устойчивость цирконатов и гафнатов открывает перспективы их применения в электролизерах, топливных элементах, водородных насосах и т.д. Выявлена высокая электрохимическая активность пленочных электродов Lа2NiO4+δ в контакте с кислород-ионными электролитами. Проведены теоретические исследования образования дефектов и процессов переноса в акцепторно-допированных оксидах со структурой перовскита. С помощью обобщения аналитической теории авторов и расчетов методом Монте-Карло изучено влияние взаимодействия между дефектами на распределение и перенос кислородных вакансий в сильно допированных перовскитах. Разработана статистическая теория инкорпорирования водорода и дефектообразования в акцепторно-допированных перовскитах ABO3 с широкой запрещенной зоной в сильно восстановительных условиях (атмосфера H2+H2O). Выявлены различные сценарии дефектообразования и установлены условия их реализации.