Связанная с гадолинием Ceria
Церия, легированная гадолинием (GDC) (альтернативно, как легированная гадолинией CERIA , легированный гадолинием оксид церия (GCO) , оксид церие-гадолиния (CGO) или оксид церия (IV), гадолиние, легированный , Formula GD: CEO 2 ). это керамический электролит , используемый в твердых оксидных топливных элементах (SOFC). Он имеет кубическую структуру и плотность около 7,2 г/см. 3 в его окисленной форме. [ 1 ] Это один из класса CERIA, , связанных с электролитов с более высокой ионной проводимостью и более низкими рабочими температурами (<700 ° C), чем у стабилизированной иттрией циркония , [ 2 ] Материал чаще всего используется в SOFCS. Поскольку YSZ требует рабочих температур 800–1000 ° C для достижения максимальной ионной проводимости, связанная с этим энергию и затраты делают GDC более оптимальным (даже «незаменимый», [ 3 ] По словам исследователей из Общества Фраунхофера ) материал для коммерчески жизнеспособных SOFCS.
Структура и свойства
[ редактировать ]Околочные вакансии создаются, когда гадолиний (трехвалентный катион) вводится в Ceria (генеральный директор 2 , с CE в состоянии окисления 4+) или при восстановлении CO или H 2 . [ 1 ] Высокая концентрация и подвижность ионных вакансий оксид приводят к высокой ионной проводимости в этом материале. В дополнение к его высокой ионной проводимости GDC является привлекательной альтернативой YSZ в качестве электролита из -за низкой реакционной способности и хорошей химической совместимости со многими смешанными проводящими катодными материалами . [ 4 ] Уровень GD Dopant обычно варьируется от 10% до 20%. Большинство исследователей и производителей SOFC по -прежнему благоприятствуют использованию YSZ по сравнению с CGO из -за того, что YSZ имеет превосходную силу, и потому что GDC будет снижаться при высокой температуре при воздействии H 2 или CO. [ 1 ]
Синтез
[ редактировать ]Методы синтеза включали осадки , [ 5 ] гидротермальная обработка , золь-гель , метод пиролиза спрея (SPT), [ 6 ] сжигание [ 7 ] и наноцист [ 8 ] Использование источников церия, таких как нитрат церия , нитрат аммония, а аммония , [ 9 ] Цериум оксалат , карбонат церия и гидроксид церия. [ 8 ] GDC был синтезирован в таких формах, как порошок, чернила, диски и наноматериалы (включая наночастицы , нанокристаллы, нанопороды и нанопроволоки). [ 10 ]
Приложения
[ редактировать ]Помимо SOFC, GDC имеет другие применения:
- Как датчик кислорода
- В каталитической обработке автомобильных выхлопных паров [ Цитация необходима ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в Badwal, Sps; Fini, D.; Ciacchi, ft; Munnings, C.; Кимптон, JA; Дреннан, Дж. (2013). «Структурная и микроструктурная стабильность Ceria - Gadolinia Electrolyte, подвергшиеся воздействию восстанавливающих среда высокотемпературных топливных элементов». Журнал материалов Химия а . 1 (36): 10768. DOI : 10.1039/C3TA11752A .
- ^ «Гадолиния, легированная Ceria GDC | American Elements ® Поставщик и информация» . Americanelements.com. 2010-08-24 . Получено 2013-08-16 .
- ^ "Publica" . Publica.fraunhofer.de . Получено 2013-08-16 .
- ^ Гарче, Юрген. и др., ред. Энциклопедия электрохимических источников питания. Оксфорд: Ньюнес, 2009.
- ^ «Сравнительное исследование для среднего размера кристаллита гадолиния, синтезированного различными методами, синтезируется различными методами» (PDF) . Sbpmat.org.br . Получено 2013-08-16 .
- ^ «Изготовление 10%, легированной GD Ceria (GDC)/NIO-GDC полутолока для топливных элементов с низкой или промежуточной температурой оксидных оксидных топливных элементов с использованием пиролиза с опрыскиванием» . Получено 2013-08-16 .
- ^ Ло, Дэн; Ло, Чжуньян; Ю, Чуньцзян; Cen, Kefa (2007). «Исследование агломерации и поведения уплотнения керамики, легированной гадолинием, керамики». Журнал Редко -Земли . 25 (2): 163–167. doi : 10.1016/s1002-0721 (07) 60066-0 .
- ^ Jump up to: а беременный Rossinyol, Emma, et al. «Нанокристаллы нанокристаллов гадолиния, синтезированные из мезопористого кремнезема». J Nanopart Res (2008) 10: 369–375 Два : 10.1007/S11051-007-9257-Z
- ^ Halmenschlager, CM; Neague, R.; Роуз, L.; Malfatti, cf; Бергманн, CP (2013-02-01). «Влияние параметров процесса на методику пиролиза спрея на синтез тонкой пленки гадолиния легированной керии». Бюллетень исследований материалов . 48 (2): 207–213. doi : 10.1016/j.materresbull.2012.09.073 . ISSN 0025-5408 .
- ^ Бокчетта, Патриция; Сантамария, Моника; Di Quarto, Francesco (2012). «Электродезание поддерживаемого гадолиния, легированного гадолинием, нанопроволоков Ceria Solid Solurion». Журнал электрохимического общества . 159 (5). Jes.ecsdl.org: E108 - E114. doi : 10.1149/2.005206jes .