Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 59, Issue: 3, 2007
  • pp: 88-94

download: article (PL)

Manufacturing and properties of oxide electrolytes in the CeO2-Sm2O3-R2O3 (R = La, Gd) system

Abstract (EN)

The paper characterized electrical and electrochemical properties of sintered bodies in CeO2-Sm2O3-R2O3 (R = La, Gd) system in the aspect of their application as oxide solid electrolytes for electrochemical devices working at temperatures in the range 600-700°C.Two series of solid solutions containing CeO2 were prepared: Ce1-xMxO2, where M = Sm, Gd, La and x changed from 0 to 0,25 and Ce0.8Sm0.2-xRxO2, where R = Gd, La and x changed from 0 to 0,2. Monophase powders containing CeO2 were manufactured by coprecipitation-calcination method. The compacts made from these powders were sintered at 1500°C for 2 hours. The bulk density of sintered bodies of Ce0.8Sm0.2-xLaxO2 solid solution exceed 96 % of theoretical density. In the case of Ce0.8Sm0.2-xLaxO2 solid solution bulk densities were lower – 93-94 % of theo.. The lattice parameter, a, changes of Ce1-xMxO2 (M = Sm, Gd, La, 0 < x < 0,25 and Ce0.8Sm0.2-xRxO2 (R = Gd, La, 0 < x < 0,2) solid solutions were determined by X-ray diffraction method.

The electrical properties of CeO2-Sm2O3-R2O3, R= La, Gd materials were measured by impedance spectroscopy method in the 200 -700°C temperature range. On the basis of these measurements it was established that Ce0.8Sm0.18Gd0.02O2 sintered bodies showed the highest ionic conductivity σc=3,8·10-2 (S/cm) at 600°C. This electrolyte was tested in electrochemical oxygen sensor working in 500 - 750°C temperature range.

Keywords (EN): Powders – coprecipitation-calcination, Oxide electrolytes, CeO2, Sm2O3, Electrical properties

Otrzymywanie i właściwości ceramicznych elektrolitów tlenkowych w układzie CeO2-Sm2O3-R2O3 (R = La, Gd)

Dudek M., Bogusz W., Raźniak A., Trybalska B., Zych Ł.

Abstract (PL)

W pracy scharakteryzowano właściwości elektryczne i elektrochemiczne spieków z układu CeO2-Sm2O3-R2O3 (R = La, Gd) pod kątem zastosowania ich jako tlenkowych elektrolitów stałych w urządzeniach elektrochemicznych pracujących w temperaturach 600-700°C. Do badań sporządzono dwie serie roztworów stałych zaw. CeO2 tj. Ce1-xMxO2, gdzie M = Sm, Gd, La, a x wynosi od 0 do 0,25, oraz Ce0.8Sm0.2-xRxO2, R = Gd, La, a x wynosi od 0 do 0,2. Jednofazowe proszki zawierające CeO2 otrzymano metodą współstrącenia-prażenia. Wypraski sporządzone z tych proszków spiekano w temperaturze 1500°C przez 2h. Spieczone próbki roztworów stałych Ce1-xMxO2, gdzie M = La, Sm, Gd oraz Ce0.8Sm0.2GdxO2, charakteryzowały się gęstością względną powyżej 96% gęstości teoretycznej. W przypadku spieków roztworu stałego Ce0.8Sm0.2-xLaxO2, otrzymano niższe wartości gęstości względnej ok. 93-94 %. Zmiany parametru sieciowego a roztworów stałych Ce1-xMxO2, gdzie M = La, Sm, Gd , 0<x<0,25 oraz Ce0.8Sm0.2-xRxO2, gdzie R = La, Gd określono metodą dyfrakcji rentgenowskiej.

Metodą spektroskopii impedancyjnej zbadano właściwości elektryczne otrzymanych materiałów z układu CeO2-Sm2O3-R2O3, R= La, Gd w temperaturach od 200 do 700°C. Na podstawie tych badań stwierdzono, że spieki roztworu stałego Ce0.8Sm0.18Gd0.02O2, charakteryzują się najwyższym przewodnictwem jonowym σc=3,8·10-2 (S/cm) w temp. 600°C. Elektrolit ten przetestowano w elektrochemicznym sensorze tlenu pracującym w temperaturach od ok. 500 do 750°C.

Keywords (PL): proszki – współstrącanie-prażenie, elektrolity tlenkowe, CeO2, Sm2O3, właściwości elektryczne

return…