Przydatność metody Pechiniego do wytwarzania materiałów elektrolitycznych z układu CeO2-M2O3-CaO (M= Sm, Gd)

W pracy scharakteryzowano właściwości proszków zawierających CeO2 w układzie CaO-CeO2-M2O3 (M = Sm, Gd) pod kątem przydatności ich do wytwarzania gazoszczelnych elektrolitów tlenkowych pracujących w temperaturach od 600-700°C. Jednofazowe proszki CeO2 oraz roztwory stałe Ce0.9Ca0.1O2, Ce0.8M0.2O2, Ce0.8M0.1Ca0.1O2 (M = Gd, Sm) syntezowano metodą Pechiniego. Stwierdzono, że próbki Ce0.8Sm0.1Ca0.1O2 oraz Ce0.8Gd0.1Ca0.1O2, charakteryzują się nieco wyższymi wartościami przewodności jonowej w temperaturach 600-700°C niż spieki tlenku ceru (IV) domieszkowanego tylko gadolinem lub samarem przy tej samej zawartości domieszki tj. Ce0.8M0.2O2, (M = Gd, Sm). Zbadano kompatybilność chemiczną tych elektrolitów względem materiałów elektrodowych zawierających min. Sm0.5Sr0.5CoO3 czy LaCr0.8M0.2O2, M = Ca, Sr. Przeprowadzone badania właściwości proszków oraz spieków z układu CeO2-M2O3-MO, M = Sm, Gd wskazują na możliwość otrzymywania gazoszczelnych elektrolitów stałych mogących znaleźć zastosowanie w konstrukcji sensorów diagnostyki pokładowej OBD, ogniw paliwowych typu IT- SOFC, czy reaktorów chemicznych służących do konwersji paliw.

---

Samples of CeO2, Ce0.9Ca0.1O2, Ce0.8M0.2O2, Ce0.8M0.1Ca0.1O2, where M = Sm, Gd were sintered from fine powders obtained by Pechinni process. The preparation method and microstructure of samples are presented and discussed. All powders and sinters were found to be pure ceria or ceria-based solid solutions of the fluorite type structure. The scanning electron microscopy was used to observe the microstructure of sintered samples. The results of electrical properties of the samples investigated by arc impedance spectroscopy in the temperature range 200-700°C and frequency range 10(-2) -10(7) Hz are also presented and discussed. The electrical properties of ceria samples co-doped are found to be improved. The best oxygenion conductivity was found for Ce0.8Sm0.1Ca0.1O2. The Ce0.8M0.1Ca0.1O2 M = Sm, Gd samples seem to be more suitable solid electrolytes than Ce0.8M0.2O2, M = Sm, Gd for application in solid oxidefuel cells, OBD gas sensors or other electrochemical devices operating in 600-800°C temperature range.