Nowe materiały na osnowie tlenków metali ziem rzadkich o wysokim

Nowe materiały na osnowie tlenków metali ziem rzadkich
o wysokim przewodnictwie jonowym do zastosowania
w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych
mgr inż. Maciej Tatko
Promotor: dr hab. Paweł Nowak, prof. IKiFP
Promotor pomocniczy: dr Michał Mosiałek
Wyniki mojej pracy doktorskiej przedstawiłem w 5 artykułach. W dwóch z nich jestem
pierwszym autorem. Pierwsze trzy prace poświęcone są próbom poprawienia aktywności
katalitycznej materiałów katodowych w reakcji redukcji tlenu poprzez dodanie srebra o
wysokim stopniu rozdrobnienia. Dwa ostatnie opisują nowy kompozytowy materiał katodowy
oparty na Sm0.5Sr0.5CoO3- Związek ten charakteryzuje się bardzo wysoką aktywnością
katalityczną w reakcji redukcji tlenu, niestety jego wysoki współczynnik rozszerzalności
cieplnej powoduje, że ogniwa zawierające katody z niego wykonane są bardzo wrażliwe na
zmiany temperatury pracy. Problem ten został rozwiązany poprzez dodanie do
Sm0.5Sr0.5CoO3- innego materiału katodowego o niższej aktywności katalitycznej, ale
również o wiele niższym współczynniku rozszerzalności cieplnej.
Moja praca doktorska poświęcona jest dwóm głównym zagadnieniom. Pierwszym z nich
jest synteza kompozytowych materiałów katodowych przeznaczonych do zastosowania w
wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych. W ramach swojej pracy przeprowadziłem
syntezy szeregu materiałów katodowych poczynając od La0.8Sr0.2MnO3-, poprzez
La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-
oraz
Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-,
kończąc
na
nowym
materiale
kompozytowym Sm0.5Sr0.5CoO3--La0.6Sr0.4FeO3- (SSC-LSF). W tym celu zastosowałem
metodę Pechiniego. Ponadto przygotowywałem materiały kompozytowe na bazie czystych
materiałów katodowych poprzez dodawanie do nich srebra. Gotowe produkty poddawałem
badaniom z wykorzystaniem metody dyfrakcji promieni rentgenowskich na preparatach
proszkowych w celu określenia
składu fazowego otrzymanego produktu, potwierdzenia
stechiometrii, a w przypadku materiału SSC-LSF sprawdzenia stabilności chemicznej
kompozytu.
Drugim zagadnieniem, którym zajmowałem się w ramach mojej pracy doktorskiej była
aktywność katalityczna otrzymanych przeze mnie materiałów katodowych w reakcji redukcji
tlenu. Wykonałem szereg pomiarów posługując się metodą elektrochemicznej spektroskopii
impedancyjnej. Następnie określiłem zależności oporów związanych z poszczególnymi
etapami reakcji redukcji tlenu od stężenia tlenu oraz temperatury. Badania te pozwoliły mi
określić energię aktywacji oporów związanych z poszczególnymi etapami badanej przez mnie
reakcji dla półogniw wykonanych z otrzymanych materiałów katodowych.