Electrical properties of acceptor-doped BaCeO3

Barium cerate exhibits high protonic conductivity in gas atmospheres containing water vapour, especially when modified with a trivalent dopant such as Y, Gd, Yb, Nd, Sm or Dy. Such materials can be used as solid electrolytes in intermediate temperature solid oxide fuel cells. In the present work, the influence of Y and Gd dopants on the electrical properties of BaCeO3 was investigated using the Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) technique. Oxygen nonstoichiometry and valence of cerium were studied with the analytical iodometric method. Samples were prepared in solid-state reactions. It was found that the electrical properties depend on the preparation method. Doping with an acceptor, in this case Y or Gd, leads to substantial changes to both bulk and grain boundary electrical conductivity in comparison with undoped materials.

---

Cerany baru wykazują wysokie przewodnictwo protonowe w atmosferach gazowych zawierających parę wodną szczególnie wtedy, gdy zostały zmodyfikowane trójwartościowymi domieszkami Y, Gd, Yb, Nd, Sm lub Dy. Takie materiały mogą być wykorzystywane jako elektrolity stałe w komórkach paliwowych stałotlenkowych do pracy w temperaturach pośrednich. W prezentowanej pracy zbadano wpływ domieszek Y i Gd na właściwości elektryczne BaCeO3 przy wykorzystaniu elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Za pomocą analitycznej metody miareczkowania jodometrycznego oznaczono niestechiometrię tlenową i wartościowość ceru. Próbki przygotowano wykorzystując reakcje zachodzące w stanie stałym. Stwierdzono, że właściwości elektryczne zależą od metody preparatyki. Domieszkowanie akceptorem, w tym przypadku Y lub Gd, prowadzi do znacznych zmian przewodnictwa elektrycznego, zarówno objętościowego jaki i po granicach, w porównaniu z materiałami niedomieszkowanymi.