Химический дизайн и исследование новых никельсодержащих электродов со слоистой структурой для высокотемпературных приложений

Цель заключительного этапа состояла в экспериментальном обосновании преимуществ композитных материалов на основе никелита празеодима, допированного барием и лантаном, в качестве воздушных электродов для ТОТЭ/ТОЭ с точки зрения их физико-химических и функциональных свойств. Поставленные задачи включали получение однофазных электродных материалов составов Pr1,8–xLaxBa0,2NiO4+δ (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8) и Pr1,2La0,6Ba0,2Ni1–yСuzO4+δ (z = 0,1; 0,2; 0,3) и электролитного материала BaCe0,6Zr0,2Y0,1Y0,1O3–δ, изучение их кристаллических свойств и химической устойчивости друг к другу. На основе материалов с хорошей химической совместимостью получен ряд композитных образцов с различным соотношением компонентов, для которых требуется изучить их электротранспортные, термомеханические и электрохимические свойства. На основе оптимальных композиций должны быть изготовлены единичные обратимые электрохимические ячейки, аттестованные в условиях разделенных газовых пространств. Помимо этого, требуется аттестовать ряд изученных сложных оксидов в качестве материала для кислородпроницаемой мембраны. В результате исследования получены и разносторонне исследованы смеси Pr1,2La0,6Ba0,2NiO4+δ + BaCe0,6Zr0,2Y0,1Y0,1O3–δ и Pr1,2La0,6Ba0,2Ni1–yСuyO4+δ (y = 0,1; 0,3) + BaCe0,6Zr0,2Y0,1Y0,1O3–δ, на предмет химического взаимодействия в высокотемпературных условиях. Смесь Pr1,2La0,6Ba0,2NiO4+δ + BaCe0,6Zr0,2Y0,1Y0,1O3–δ с различными весовыми соотношениями компонентов использовали для изготовления спеченных композитных образцов и композитных электродов, разносторонне аттестованных на предмет их функциональных свойств. Ряд изученных составов был использован для изготовления воздушных электродов обратимых электрохимических ячеек и кислородпроницаемых мембран, для которых были проведены тесты производительности при различных температурах. Полученные результаты будут использованы для создания высокотемпературных электрохимических устройств, например, твердооксидных топливных элементов или электролизеров с электролитными слоями на основе Ba(Ce,Zr)O3.