الموصلية الأيونية للالكتروليت المتراكب النانوي المُكّون من أكسيد السيريوم المُطعّم بالكالسيوم و السماريوم/الكربونات

إبراهيم عمار (1) , أبوبكر الشريف , محمد هويدي (1) , فاطمة صالح (1)
(1) قسم الكيمياء، كلية العلوم، جامعة سبها, ليبيا

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

تم إنشاؤه من ملف XML

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

إبراهيم عمار
أبوبكر الشريف
محمد هويدي
فاطمة صالح
عمار إ., الشريف أ., هويدي . م., & صالح ف. (2018). الموصلية الأيونية للالكتروليت المتراكب النانوي المُكّون من أكسيد السيريوم المُطعّم بالكالسيوم و السماريوم/الكربونات . مجلة العلوم البحتة والتطبيقية , 17(2), 138-146. https://doi.org/10.51984/jopas.v17i2.161
تنزيل الاقتباسات
Endnote/Zotero/Mendeley (RIS) BibTeX

تفاصيل المادة

كيفية الاقتباس

عمار إ., الشريف أ., هويدي . م., & صالح ف. (2018). الموصلية الأيونية للالكتروليت المتراكب النانوي المُكّون من أكسيد السيريوم المُطعّم بالكالسيوم و السماريوم/الكربونات . مجلة العلوم البحتة والتطبيقية , 17(2), 138-146. https://doi.org/10.51984/jopas.v17i2.161

المؤلفات المشابهة

يمكنك أيضاً إبدأ بحثاً متقدماً عن المشابهات لهذا المؤلَّف.