الموصلية الأيونية للالكتروليت المتراكب النانوي المُكّون من أكسيد السيريوم المُطعّم بالكالسيوم و السماريوم/الكربونات
الملخص
في هذا البحث تم دراسة الموصلية الأيونية للمتراكب النانوي المكون من طور السريا المُطعّمة بالكالسيوم و السماريوم (CSDC) و طور من الكربونات الثلاثية. مسحوق السريا المطعمة بالكالسيوم و السماريوم (Ce0.8Sm0.18Ca0.02O2-δ) تم تخليقة بواسطة طريق السول-جل. الإلكتروليت المتراكب النانوي تم تحضيره بخلط 70% بالوزن من مسحوق السيريا المُطعًمة بالكالسيوم و السماريوم مع 30% بالوزن من مسحوق الكربونات الثلاثية. التركيب البلوري و التكسير الحراري للالكتروليت تم دراستها بواسطة طيف حيود الأشعة السينية (XRD) و التحليل الحراري الآني (STA)، على التوالي. الموصلية الأيونية للكتروليت المتراكب لكل من أيون الأكسجين و البروتون تم دراستها بواسطة تقنية المعاوقة الطيفية الكهروكيميائية (EIS impedance spectroscopy) في المدى الحراري (300−600 مº). الموصلية الأيونية للأكسجين(O2-) عند 600 مº للعينات التي تم تلبيدها عند 600 مº و 700 مº كانت 0.30 و 0.44 سمنس سم-1 على التوالي. الموصلية الأيونية للبروتون(H+) عند 600 مº للعينات التي تم تلبيدها عند 600 مº و 700 مº كانت 0.33 و 0.41 سمنس سم-1 على التوالي. الالكتروليت المتراكب النانوي كان مستقراً في كل من الوسطين المؤكسد و المختزل.
النص الكامل
المراجع
[1]- Mogensen, M., N.M. Sammes and G.A. Tompsett, 2000. Physical, chemical and electrochemical properties of pure and doped ceria. Solid State Ionics, 129, 63-94.
[2]- Inaba, H. and H. Tagawa, 1996. Ceria-based solid electrolytes. Solid State Ionics, 83(1): 116.
[3]- Steele, B.C.H., 2000. Appraisal of
Ce7−yGdyO2−y/2 electrolytes for IT-SOFC operation at 500°C. Solid State Ionics, 129, 95-110.
[4]- Wang, F.-Y., S. Chen and S. Cheng, 2004. Gd3+ and Sm3+ co-doped ceria-based electrolytes for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Electrochemistry Communications, 6, 743-746.
[5]- Guan, X., H. Zhou, Z. Liu, Y. Wang and J. Zhang, 2008. High-performance Gd3+ and Y3+ co-doped ceria-based electrolytes for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Materials Research Bulletin, 43, 10461054.
[6]- Banerjee, S., P.S. Devi, D. Topwal, Suman Mandal and K. Menon, 2007. Enhanced Ionic
Conductivity in Ce0.8Sm0.2O1.9: Unique Effect of Calcium Co-doping**. Advanced Functional Materials, 17, 2847-2854.
[7]- Cho, P.-S., S.B. Lee, Y.H. Cho, D.-Y. Kim, H.M. Park and J.-H. Lee, 2008. Effect of CaO concentration on enhancement of grainboundary conduction in gadolinia-doped ceria. Journal of Power Sources, 183, 518523.
[8]- [8]. Moure, A., J. Tartaj and C. Moure, 2009. Synthesis, sintering and electrical properties of yttria–calcia-doped ceria. Journal of the European Ceramic Society, 29, 2559-2565.
[9]- Raza, R., X. Wang, Y. Ma and B. Zhu, 2010. Study on calcium and samarium co-doped ceria based nanocomposite electrolytes. Journal of Power Sources, 195, 6491-6495.
[10]- Schober, T., 2005. Composites of ceramic high-temperature proton conductors with inorganic compounds. Electrochemical and Solid-State Letters, 8, A199-A200.
[11]- Uvarov, N., 2011. Composite solid electrolytes: recent advances and design strategies. Journal of Solid State
Electrochemistry, 15, 367-389.
[12]- Raza, R., H. Qin, L. Fan, K. Taked, M. Mizuhat and B. Zhu, 2012. Electrochemical study on co-doped ceria–carbonate composite electrolyte. Journal of Power Sources, 201, 121– 127.
[13]- Fan, L., C. He and B. Zhu, 2017. Role of carbonate phase in ceria–carbonate composite for low temperature solid oxide fuel cells: A review. International Journal of Energy Research, 41(4): 465-481.
[14]- Xia, C., Y. Li, Y. Tian, Q. Liu, Y. Zhao, L. Jia and Y. Li, 2009. A high performance composite ionic conducting electrolyte for intermediate temperature fuel cell and evidence for ternary ionic conduction. Journal of Power Sources, 188, 156-162.
[15]- Wang, X., Y. Ma and B. Zhu, 2012. State of the art ceria-carbonate composites (3C) electrolyte for advanced low temperature ceramic fuel cells (LTCFCs). International Journal of Hydrogen Energy, 37, 1941719425.
[16]- Benamira, M., A. Ringuedé, V. Albin, R.N. Vannier, L. Hildebrandt, C. Lagergren and M. Cassir, 2011. Gadolinia-doped ceria mixed with alkali carbonates for solid oxide fuel cell applications: I. A thermal, structural and morphological insight. Journal of Power Sources, 196, 5546-5554.
[17]- Lapa, C., F. Figueiredo, D. De Souza, L. Song, B. Zhu and F. Marques, 2010.
Synthesis and characterization of composite electrolytes based on samaria-doped ceria and Na/Li carbonates. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 2953-2957.
[18]- Wang, X., Y. Ma, R. Raza, M. Muhammed and B. Zhu, 2008. Novel core/shell SDC/amorphous Na2CO3 nanocomposite electrolyte for low-temperature SOFCs. Electrochemistry Communications, 10, 16171620.
[19]- Amar, I.A., A. Sharif and M.M. Ahwidi, 2017. The ionic conductivity of a nanocomposite electrolyte based on calcium-doped ceria/ternary carbonate. Journal of Pure & Applied Sciences, 16, 31-37.
[20]- Huang, J., Z. Mao, Z. Liu and C. Wang, 2007. Development of novel low-temperature SOFCs with co-ionic conducting SDCcarbonate composite electrolytes. Electrochemistry Communications, 9, 26012605.
[21]- Zhang, L., R. Lan, X. Xu, S. Tao, Y. Jiang and A. Kraft, 2009. A high performance intermediate temperature fuel cell based on a thick oxide-carbonate electrolyte. Journal of Power Sources, 194, 967-971.
[22]- Zhu, B., I. Albinsson, C. Andersson, K. Borsand, M. Nilsson and B.E. Mellander, 2006. Electrolysis studies based on ceriabased composites. Electrochemistry Communications, 8, 495-498.
[23]- Liu, Q., Y. Tian, C. Xia, L.T. Thompson, B. Liang and Y. Li, 2008. Modeling and simulation of a single direct carbon fuel cell. Journal of Power Sources, 185, 1022-1029.
[24]- Li, Y., Z. Rui, C. Xia, M. Anderson and Y.S. Lin, 2009. Performance of ionic-conducting ceramic/carbonate composite material as solid oxide fuel cell electrolyte and CO2 permeation membrane. Catalysis Today, 148, 303-309.
[25]- Amar, I.A., C.T.G. Petit, L. Zhang, R. Lan,
P.J. Skabara and S.W. Tao, 2011.
Electrochemical synthesis of ammonia based on doped-ceria-carbonate composite electrolyte and perovskite cathode. Solid State Ionics, 201, 94-100.
[26]- Amar, I.A., R. Lan, J. Humphreys and S. Tao, 2017. Electrochemical synthesis of ammonia from wet nitrogen via a dual-chamber reactor
using La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O0−δ-
[27]- Ce0.8Gd0.18Ca0.02O2−δ composite cathode. Catalysis Today 286, 51-56.
[28]- Zhu, B., X.T. Yang, J. Xu, Z.G. Zhu, S.J. Ji, M.T. Sun and J.C. Sun, 2003. Innovative low temperature SOFCs and advanced materials. Journal of Power Sources, 118, 47-53.
[29]- Di, J., M. Chen, C. Wang, J. Zheng, L. Fan and B. Zhu, 2010. Samarium doped ceria–(Li/Na)2CO0 composite electrolyte and its electrochemical properties in low temperature solid oxide fuel cell. Journal of Power Sources, 195, 4695-4699.
[30]- Liu, W., Y. Liu, B. Li, T.D. Sparks, X. Wei and W. Pan, 2010. Ceria (Sm3+,
Nd3+)/carbonates composite electrolytes with high electrical conductivity at low temperature. Composites Science and Technology, 70,181-185.
[31]- Amar, I.A., C.T.G. Petit, G. Mann, R. Lan,
P.J. Skabara and S. Tao, 2014.
Electrochemical synthesis of ammonia from
N2 and H2O based on (Li,Na,K)2CO3–
Ce0.8Gd0.18Ca0.02O2−δ composite electrolyte and CoFe2O4 cathode. International Journal of Hydrogen Energy, 39, 4322-4330.
[32]- Jaiswal, N., S. Upadhyay, D. Kumar and O. Parkash, 2015. Ionic conduction in Mg2+ and
Sr2+ co-doped ceria/carbonates nanocomposite electrolytes. international Journal of Hydrogen Energy, 40, 3313-3320.
[33]- Gao, Z., Z. Mao, C. Wang, J. Huang and Z. Liu, 2009. Composite electrolyte based on nanostructured Ce0. 8Sm0. 2O1. 9 (SDC) for lowtemperature solid oxide fuel cells. International Journal of Energy Research, 33, 1138-1144.
[34]- Fu, Y.-P., S.-H. Chen and J.-J. Huang, 2010. Preparation and characterization of Ce0.8M0.2O2-δ (M = Y, Gd,Sm, Nd, La) solid electrolyte materials for solid oxide fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 745-752.
[35]- Patra, H., S.K. Rout, S.K. Pratihar and S. Bhattacharya, 2011. Effect of process parameters on combined EDTA–citrate synthesis of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O0−δ perovskite.
Powder Technology, 209, 98-104.
[36]- Janz, G.J. and M.R. Lorenz, 1961. Solidliquid phase equilibria for mixtures of lithium, sodium, and potassium carbonates. Journal of Chemical and Engineering Data, 6, 321323.
[37]- Pandey, D. and S. Basu, 2015. Synthesis, Characterization and Performance of Calcium and Samarium Co-doped Ceria Electrolytes for Low and Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells. ECS Transactions, 68, 351358.
[38]- Chockalingam, R. and S. Basu, 2011.
Impedance spectroscopy studies of Gd-CeO2(LiNa)CO3 nano composite electrolytes for low temperature SOFC applications. International Journal of Hydrogen Energy, 36, 1497714983.
[39]- Xia, Y., Y. Bai, X. Wu, D. Zhou, X. Liu and J.
Meng, 2011. The competitive ionic conductivities in functional composite electrolytes based on the series of M-NLCO (M
= Ce0.8Sm0.2O2-δ, Ce0.8Gd0.2O2-δ, Ce0.8Y0.2O2-δ;
NLCO = 0.53Li2CO3-0.47Na2CO3). International Journal of Hydrogen Energy, 36, 6840-6850.
[40]- Li, S., X. Wang and B. Zhu, 2007. Novel ceramic fuel cell using non-ceria-based composites as electrolyte. Electrochemistry Communications, 9, 2863-2866.
[41]- Wang, X., Y. Ma, S. Li, A.-H. Kashyout, B. Zhu and M. Muhammed, 2011. Ceria-based nanocomposite with simultaneous proton and oxygen ion conductivity for low-temperature solid oxide fuel cells. Journal of Power Sources, 196, 2754-2758.
المؤلفون

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
في بيان موجز، تتعلق الحقوق بنشر وتوزيع البحوث المنشورة في مجلة جامعة سبها حيث يجب على المؤلفين الذين نشروا مقالاتهم في مجلة جامعة سبها كيف يمكن استخدامها أو توزيع مقالاتهم. ويحتفظون بجميع حقوقهم في المصنفات المنشورة، مثل (على سبيل المثال لا الحصر) الحقوق التالية:
- حقوق الطبع والنشر وحقوق الملكية الأخرى المتعلقة بالمقال المقدم، مثل حقوق براءات الاختراع.
- بحث منشور في مجلة جامعة سبها ويستخدم في الأعمال المستقبلية الخاصة به، بما في ذلك المحاضرات والكتب، والحق في إعادة إنتاج المقالات لأغراضها الخاصة، والحق في الأرشفة الذاتية لمقالاتهم.
- الحق في الدخول في مقال منفصل، أو للتوزيع غير الحصري لمقالهم مع إقرار بنشره الأولي في مجلة جامعة سبها.
- بيان الخصوصية سيتم استخدام الأسماء وعناوين البريد الإلكتروني التي تم إدخالها في موقع مجلة جامعة سبها للأغراض المذكورة فقط والتي استخدمت من أجلها.