COMPARATIVE ANALYSIS OF PROTON CONDUCTORS BASED ON BARIUM CERATE AND LANTHANUM SCANDATE

Аннотация

Аннотация. Прямое преобразование химической энергии водорода в электрическую энергию осуществляется в топливных элементах (ТЭ), которые состоят из ионпроводящего электролита и электродов. Перспективными материалами для использования в качестве электролитов в ТЭ являются твердооксидные протонные проводники со структурой перовскита. Однако эффективность ТЭ на их основе недостаточно высока, что приводит к дороговизне вырабатываемой электроэнергии. Поэтому актуальной является задача выбора наиболее эффективного материала электролита. Проведены сравнительные исследования свойств протонных проводников на основе церата бария и скандата лантана. Исследования выполнены с использованием современных методов анализа и математической обработки. Необходимым условием появления протонной проводимости в перовскитах является наличие кислородных вакансий в анионной подрешетке. Особое внимание уделено изучению способности электролита интеркалировать протоны при диссоциативном растворении воды. Показано, что концентрация протонов зависит от состава материала, типа катиона допанта, а также способа формирования кислородных вакансий в решетке.  Обнаружено, что образцы церата бария и скандата лантана при равном уровне допирования способны интеркалировать одинаковое количество протонов. В случае формирования кислородных вакансий в скандате лантана путем создания дефицита по одному из катионов концентрация интеркалированных протонов резко уменьшается, несмотря на то, что при таком способе должно образовываться в 1,5 раза больше кислородных вакансий, чем при акцепторном допировании. Анализ полученных результатов указывает на существенную роль отрицательных дефектов типа V'''_La, которые взаимодействуют с положительно заряженными