Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 64, Issue: 1, 2012
  • pp: 42-47

download: article (PL)

Application of solid state fabricated perovskite-like materials fabricated by solid state method for manufacturing of membranes separating oxygen from air

Abstract (EN)

Three types of mixed oxides with the perovskite-like structure: La0,6Sr0,4Fe0,8Co0,2O3+δ, Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3+δ i La2Ni0,9Co0,1O4-δ were synthesised by the solid state method, and characterized. Analysis of XRD patterns revealed that differences in cation dimensions forming the perovskite structure are the reason of structural imperfections and lattice stresses. The manufactured powders were composed of one phase and revealed very low porosity of particles, which favours the obtainment of dense sinters. In order to improve the forming properties of the powders, granulates were prepared, that showed higher specifi c surfaces in comparison with the original powders. The additional heat treatment during the fabrication of powders improved the perovskite-like structure of the studied materials. The manufactured membranes showed good mechanical strengths and relatively low thermal expansion coefficients. SEM micrographs of membrane surfaces revealed the presence of large grains and narrow grain boundaries, which allowed transport of oxygen ions through membranes to be easy through the membranes. The highest value of oxygen permeation flux of 0.822 ml/(cm2·min) at 950°C was measured for the thin dense membranes fabricated from Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3+δ.

Keywords (EN): Oxygen membranes, Perovskite-like materials, Solid state method

Zastosowanie materiałów perowskitowych wykonanych metodą reakcji w fazie stałej do wytwarzania membran separujących tlen z powietrza

Gromada M., Świder J., Trawczyński J., Stępień M., Wierzbicki M.

Abstract (PL)

Metodą reakcji w fazie stałej wytworzono trzy różne, złożone tlenki o strukturze perowskitu: La0,6Sr0,4Fe0,8Co0,2O3+δ, Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3+δ i La2Ni0,9Co0,1O4-δ, z których uformowano gęste membrany tlenowe. Badania proszków potwierdziły uzyskanie jednofazowych materiałów o założonym składzie chemicznym. Analiza dyfrakcyjnych widm rentgenowskich wykazała, że różnice rozmiarów kationów tworzących strukturę perowskitu są przyczyną jej niedoskonałości oraz generują naprężenia sieci. Cząstki proszków wykazywały jedynie śladową porowatość, co sprzyjało uzyskiwaniu gęstych spieków. W celu poprawienia właściwości formierskich materiałów wykonano granulaty z proszków perowskitowych charakteryzujące się większą powierzchnią właściwą w porównaniu z wyjściowymi proszkami. Dodatkowa obróbka termiczna proszków przyczyniła się do korzystnej zmiany struktury perowskitowej, a uzyskane tworzywa charakteryzowały się wystarczającą wytrzymałością mechaniczną oraz stosunkowo małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Duże zagęszczenie spieków potwierdziły wyniki badań mikroskopowych. Na zdjęciach SEM widoczne były cząstki o dużych rozmiarach, gęsto upakowane z wąskimi granicami ziarnowymi, co zapewniło łatwiejszy transport jonów tlenu przez membrany. Największą wartość strumienia przenikania tlenu, wynoszącą 0,822 ml/(cm2·min) w temperaturze 950°C, uzyskano w przypadku cienkiej, gęstej membrany z Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3+δ.

Keywords (PL): membrany tlenowe, materiały perowskitowe, metoda reakcji w fazie stałej

return…