Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 60, Issue: 4, 2008
  • pp: 239-243

download: article (PL)

ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF THE MnOx-Y2O3-ZrO2 SOLID SOLUTIONS

Abstract (EN)

The fully stabilized zirconia solid solutions (s.s.) contained manganese seem to be promising materials for intermediate layers between electrolyte and a cathode in solid oxide fuel cells. The presence of manganese in the zirconia solid solution should cause electronic conductivity due to the formation of some electron defects at manganese ions and, as a consequence, resistance of charge transfer between electrolyte and cathode would be reduced. Powders of the Mnx(Y0.08Zr0.92)1xO2δ (with x ranged from 0 to 0.25) materials were prepared by co-precipitation-calcination method and then sintered for 2h at 1500°C. Compositional dependence of the lattice parameters complied with the Vegard rule up to about 15 mol.% of manganese that confirmed the formation of cubic zirconia s.s. Bulk conductivity of the samples as well as grain boundary one determined using impedance spectroscopy were strictly dependent on their chemical composition. The changes of the ion and electron defect concentrations in the cubic zirconia were a reason of the observed relations.

Keywords (EN): Co-precipitation, electrical properties, ZrO2, MnO, fuel cells

Przewodnictwo elektryczne roztworów stałych w układzie MnOx-Y2O3-ZrO2

POMYKALSKA D., BUĆKO M.M., RĘKAS M.

Abstract (PL)

Jedną z przyczyn obniżenia wydajności ogniwa paliwowego są opory omowe na granicy faz elektrolit stały (stabilizowany dwutlenek cyrkonu) – materiał elektrodowy powstające m.in. z powodu zamiany prądu jonowego na prąd elektronowy. Sposobem ich wyeliminowania jest utworzenie na powierzchni elektrolitu warstwy o mieszanym, jonowo-elektronowym, przewodnictwie np. w postaci roztworu stałego dwutlenku cyrkonu zawierającego mangan. Proszki o nominalnych składach Mnx(Y0,08Zr0,92)1−xO2−δ, z x w granicach od 0 do 0,25 i otrzymane metodą współstrącania-prażenia, spiekano przez 2 h w 1500°C. Zmiany parametru sieciowego powstającego roztworu stałego ZrO2 o strukturze regularnej mają charakter liniowy do zawartości manganu równej 15% mol. Przewodność objętościowa jak i po granicach ziaren, określone metodą spektroskopii impedancyjnej, pozostają w ścisłym związku ze składem chemicznym materiałów. Wielkości obu przewodnictw zależne są od zmian koncentracji defektów zarówno jonowych jak i elektronowych.

Keywords (PL): współstracanie, właściwości elektryczne, ZrO2, MnO, ogniwa paliwowe

return…