Abstract

W ramach pracy doktorskiej wytworzono i zbadano właściwości kompozytów tytanianu strontu domieszkowanego niobem (Sr(Ti,Nb)O3) z wybranymi tlenkami przewodzącymi jonowo (tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru – YSZ, tlenek ceru - CeO2). Analizę dla różnych składów kompozytów prowadzono w szerokim zakresie temperatur i ciśnień parcjalnych tlenu. Właściwości strukturalne kompozytów zbadano metodami XRD, SEM, AFM i EDX, zaś właściwości transportowe określono za pomocą stało- i zmiennoprądowych metod badania parametrów elektrycznych próbek objętościowych oraz warstw kompozytów osadzonych na podłożu elektrolitowym YSZ w ogniwie. W pracy wykazano, że możliwe jest wytworzenie próbek objętościowych kompozytów charakteryzujących się przewodnością elektryczną o wartości równej co najmniej 1 Scm-1 oraz stabilnością mechaniczną w szerokim zakresie ciśnień parcjalnych tlenu i szerokim zakresie temperatur. Zastosowanie kompozytu Sr(Ti,Nb)O3-YSZ jako anody prowadzi do poprawy parametrów pracy tlenkowego ogniwa paliwowego w stosunku do ogniwa z anodą jednofazową Sr(Ti,Nb)O3. Obserwacje mikroskopowe potwierdziły, że zastosowanie kompozytu Sr(Ti,Nb)O3-YSZ jako warstwy funkcjonalnej między anodą w postaci Sr(Ti,Nb)O3 oraz elektrolitem YSZ ogranicza problem delaminacji anody kompozytowej z powierzchni elektrolitu dzięki lepszemu dopasowaniu mechanicznemu między tymi komponentami ogniwa. Wykazano również, że odpowiednia modyfikacja struktury powierzchniowej anody kompozytowej Sr(Ti,Nb)O3-YSZ poprzez nasączanie katalizatorami procesu elektrochemicznego utleniania wodoru (np. niklem) może prowadzić do dalszej poprawy parametrów pracy ogniwa paliwowego. Wykorzystanie kompozytów z CeO2 jest natomiast bardzo problematyczne i nie prowadzi do poprawy parametrów elektrycznych pracującego ogniwa.

Author (1)