Otrzymywanie i właściwości elektryczne roztworów stałych w układzie Y2O3 - ZrO2 - CeO2

Roztwory stałe na bazie dwutlenku ceru są alternatywne w stosunku do dwutlenku cyrkonu jako tworzywa na elementy przewodzące w urządzeniach elektrochemicznych pracujących w temperaturach nie wyższych niż 800 stopni C. Szereg niekorzystnych właściwości tworzyw na bazie dwutlenku ceru można poprawić poprzez wprowadzenie do jego struktury obcych kationów. Celem prezentowanej pracy jest otrzymanie roztworów stałych dwutlenku cyrkonu oraz tlenku itru w dwutlenku ceru w postaci gęstych spieków a także określenie ich właściwości elektrycznych, przede wszystkim przewodnictwa jonowego. Sporządzono trzy proszki dwutlenku ceru zawierające stałą ilość dwutlenku cyrkonu oraz zróżnicowaną ilość tlenku itru. Właściwości elektryczne gęstych spieków otrzymanych z tych proszków badano dwoma metodami: stałoprądową metodą czterosondową oraz zmiennoprądową metodą spektroskopii impedancyjnej. W obydwu przypadkach określono temperaturowe zależności przewodnictwa oraz jego energię aktywacji. Stwierdzono, że dobre właściwości przewodzące otrzymanych materiałów w stosunkowo niskich temperaturach związane są zarówno ze zdefektowaniem sieci tlenowej spowodowanej wprowadzeniem tlenku itru jak i z modyfikacją granic międzyziarnowych.

---

Ceria based solid solutions are alternative materials against fully stabilized zirconia as a solid electrolyte in electrochemical devices applied at temperatures above 800 Celsius degrees. Some disadvantages of the ceria based electrolyte can be eliminated by introduction of other cations into the ceria structure. The aim of the present paper is to prepare dense materials in the Y2O3 - ZrO2 - CeO2 system and to examine their electrical properties. The materials with constant amount of zirconia and variable amount of yttria were prepared. Electrical properties of these solid solutions were investigated using dc four-probe and ac impedance spectroscopy methods. Temperature dependence and activation energy of the ionic conductivity were determined. It was stated that good conduction properties of prepared materials at moderate temperatures are connected to modification of their grain boundary.