Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Кинетика деградации композиционных материалов LSM–YSZ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.19-20.069-080

Полный текст:

Аннотация

В работе исследовано влияние процессов укрупнения частиц и взаимной диффузии катионов на кинетику деградации каталитической активности композиционных материалов LSM–YSZ по отношению к процессу взаимодействия с кислородом газовой фазы. Кинетику обмена с кислородом газовой фазы изучали методом изотопного обмена кислорода с уравновешиванием изотопного состава газовой фазы при температуре 850 °С, Po2 = 10–2 атм. Образцы выдерживали в течение 1 000 ч. Показано уменьшение коэффициента обмена кислорода с поверхностью со временем выдержки. В работе обсуждаются физические причины, приводящие к уменьшению коэффициента обмена кислорода. 

Об авторах

М. В. Ананьев
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Сведения об авторе: канд. хим. наук, зав. лабораторией ТОТЭ, ИВТЭ УрО РАН.

Образование: УрГУ им. А.М. Горького (2008 г.).

Область научных интересов: изотопный обмен кислорода и водорода; диффузия кисло- рода; нестехиометрические оксиды; композиционные материалы; ТОТЭ.

Публикации: 27. 

д. 20, ул. Академическая, Екатеринбург, 620137

тел.: +7(343)362-33-01, факс: +7(343)3745992;

д. 19, Мира, Екатеринбург, 620002

тел.: +7(343)375-44-74 



А. С. Фарленков
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Сведения об авторе: инженер/аспирант, ИВТЭ УрО РАН.

Образование: УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (2014 г.).

Область научных интересов: растровая электронная микроскопия; термогравиметрический анализ; изотопный обмен водорода; протонопроводящие оксиды; композиционные материалы; ТОТЭ.

Публикации: 11. 

д. 20, ул. Академическая, Екатеринбург, 620137

тел.: +7(343)362-33-01, факс: +7(343)3745992;

д. 19, Мира, Екатеринбург, 620002

тел.: +7(343)375-44-74 



В. А. Ерёмин
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Сведения об авторе: млад. науч. сотрудник, ИВТЭ УрО РАН.

Образование: УрГУ им. А.М. Горького (2009 г.).

Область научных интересов: изотопный обмен кислорода; диффузия кислорода; нестехиометрические оксиды; композиционные материалы; ТОТЭ.

Публикации: 9. 

д. 20, ул. Академическая, Екатеринбург, 620137

тел.: +7(343)362-33-01, факс: +7(343)3745992;

д. 19, Мира, Екатеринбург, 620002

тел.: +7(343)375-44-74 



Э. Х. Курумчин
Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН
Россия

Сведения об авторе: д-р хим. наук, глав. науч. сотрудник, ИВТЭ УрО РАН.

Образование: УрГУ им. А.М. Горького (1969 г.).

Область научных интересов: оксиды; твердые электролиты; смешанные проводники; протоники; кинетика; диффузия; изотопный обмен; электрохимия; гетерогенный катализ.

Публикации: 193. 

д. 20, ул. Академическая, Екатеринбург, 620137

тел.: +7(343)362-33-01, факс: +7(343)3745992;



Список литературы

1. Ananyev M., Gavrilyuk A., Bronin D. et al. SOFC Degradation Quantification Using Image Analysis // European Fuel Cell Forum, Lucerne Switzerland. 2011. P. B0403:1–15.

2. Neumann A. Chrom-bezogene Degradation von Festoxid-Brennstoffzellen: Ph.D. Dissertation. Jülich, 2011.

3. Liu Y.L., Thyden K., Chen M. et al. Microstructure Degradation of LSM-YSZ Cathode in SOFCs Operated at Various Conditions // Solid State Ionics. 2012. Vol. 206. P. 97–103.

4. Schuler J., Tanasini A.P., Hessler-Wyser A. et al. Cathode thickness-dependent tolerance to Crpoisoning in solid oxide fuel cells // Electrochemisrty Communications. 2010. Vol. 12. P. 1682–1685.

5. Tanasin P., Schuler J.A., Wuillemin Z. et al. Segmented cell testing for cathode parameter investigation // Journal of Power Sources. 2011. Vol. 196. P. 7097–7103.

6. Ярославцев И.Ю. Электрохимическое поведение кислородных электродов из платины и смешанных проводников (La,Sr)MnO3 и (La,Sr)(Fe,Co)O3 в контакте с твердыми электролитами на основе LaGaO3 и CeO2: дис. канд. хим. наук. Екатеринбург, 2006.

7. Kawada T., Sakai N., Yokokawa H. et al. Electrical properties of transition-metal-doped YSZ // Solid State Ionics. 1992. Vol. 53–56. No. 1. P. 418–425.

8. Farlenkov A.S., Ananyev M.V., Eremin V.A. et al. Particle Coarsening Influence on Oxygen Reduction in LSM–YSZ Composite Materials // Fuel Cells. 2015. Vol. 15. No 1. P. 131–139.

9. Ананьев М.В. Изотопный обмен кислорода. Теоретические основы метода и его применение к анализу кинетики обмена кислорода с нестехиометрическими оксидами. Саарбрюккен: Lambert Academic Publishing, 2012.

10. Езин А.Н. Моделирование кинетики изотопного обмена кислорода в оксидах: дис. канд. физ.- мат. наук. Екатеринбург, 1999.

11. Ezin A.N., Tsidilkovski V.I., Kurumchin E.Kh. Isotopic exchange and diffusion of oxygen in oxides with different bulk and subsurface diffusivities // Solid State Ionics. 1996. Vol. 84. P. 105–112.

12. Ananyev M.V., Bronin D.I., Osinkin D.A. Characterization of Ni-cermet degradation phenomena I. Long term resistivity monitoring, image processing and X-ray fluorescence analysis // Journal of Power Sources. 2015. Vol. 286. P. 414–426.

13. Crank J. The mathematics of Diffusion. Washington, Oxford: Clarendon Press, 1956.

14. Гегузин Я.А. Очерки о диффузии в кристал- лах. М.: Наука, 1974.

15. Backhaus-Ricoult M., Adib K., Clair T.St. et al. In-situ study of operating SOFC LSM/YSZ cathodes under polarization by photoelectron microscopy // Solid State Ionics. 2008. Vol. 179. P. 891–895.

16. Kishimoto H., Sakai N., Horita T. et al. Cation transport behavior in SOFC cathode materials of La0.8Sr0.2CoO3 and La0.8Sr0.2FeO3 with perovskite structure // Solid State Ionics. 2007. Vol. 178. P. 1317–1325.

17. Zhang Y., Xia Ch., Ni M. Simulation of sintering kinetics and microstructure evolution of composite solid oxide fuel cells electrodes // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. P. 3392–3402.

18. Vasen R., Simwonis D., Stover D. Modeling of the aglomeration of Ni-particles in anodes of solid oxide fuel cells // Journal of Materials Science. 2001. Vol. 36. P. 147–151.

19. Palcut M., Knibbe R., Wiik K. et al. Cation inter-diffusion between LaMnO3 and LaCoO3 materials // Solid State Ionics. 2011. Vol. 202. P. 6–13.


Для цитирования:


Ананьев М.В., Фарленков А.С., Ерёмин В.А., Курумчин Э.Х. Кинетика деградации композиционных материалов LSM–YSZ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2016;(19-20):69-80. https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.19-20.069-080

For citation:


Ananyev M.V., Farlenkov A.S., Eremin V.A., Kurumchin E.K. Degradation Kinetics of LSM–YSZ Composite Materials. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2016;(19-20):69-80. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.19-20.069-080

Просмотров: 251


ISSN 1608-8298 (Print)