BICU(TI)VOX as a Low/Intermediate Temperature SOFC Electrolyte: Another Look
BICU(TI)VOX as a Low/Intermediate Temperature SOFC Electrolyte: Another Look
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BICU(TI)VOX 作为低/中温 SOFC 电解质：另一种视角
DOI：
10.1002/9781119234531.ch3
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发表时间：
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期刊：
影响因子：
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通讯作者：
R. Moos
中科院分区：
文献类型：
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作者：
P. Fuierer;K. Ring;J. Exner;R. Moos
中文摘要钒酸铋（Bi 2 VO 5. 5-)通过用过渡金属离子部分取代V5+而稳定的陶瓷在低于500 ℃的温度下表现出高的离子电导率。对于用作SOFC电解质，由于在较高温度和还原或低pO 2气氛下的混合导电的报道，陶瓷已经被一些人抛弃。层状晶体结构内的氧化物空位的二维导电性也提出了挑战。在当前的研究中，使用独特的处理方案来制备高密度和织构化的多晶Bi 2（V0. 9Cu0. 1)O5 5-陶瓷。通过熔盐合成（MSS）产生的血小板种子分散在细粉末基质中以在热锻造（HF）期间激发模板化晶粒生长（tgg）。块体陶瓷在500 ℃下显示出高的氧化物离子电导率（10-1 cm-1），并且适度的织构提供适度的各向异性。证明了该温度下电导率在pO 2范围内的长期稳定性，然而在较低温度（400 C）下，较大粒度和纹理的样品表现出与氧空位有序相关的不稳定性。常规烧结样品中的小晶粒尺寸似乎减轻了这种不稳定性，Ti共掺杂也是如此。测得的热膨胀（16-20 ppm/C），也显示出小的各向异性的纹理样品，可以与金属在SOFC设计兼容。
ABSTRACT Bismuth vanadate (Bi2VO5. 5-) ceramics, stabilized by partial substitution of V5+ with transition metal ions, exhibit high ionic conductivity at temperatures below 500 C. For use as SOFC electrolyte, the ceramic has been dismissed by some due to reports of mixed conduction at higher temperature and reducing or low pO2 atmosphere. The two dimensional conductivity of the oxide vacancies within the layered crystal structure also poses challenges. In the current study, an unique processing scheme was used to produce high density and textured polycrystalline Bi2 (V0. 9Cu0. 1) O5. 5-ceramics. Platelet seeds, produced by molten salt synthesis (MSS), were dispersed within a matrix of fine powders to incite templated grain growth (tgg) during hot forging (HF). Bulk ceramics show high oxide ion conductivity (10-1 cm-1) at 500 C, and modest texture gives modest anisotropy. Long term stability of the conductivity at this temperature over a range of pO2 was demonstrated, however at lower temperatures (400 C), larger-grained and textured samples exhibit instability associated with oxygen vacancy ordering. Small grain size in conventionally sintered samples appears to mitigate this instability, as does Ti co-doping. Measured thermal expansion (16-20 ppm/C), also showing small anisotropy in textured samples, may be compatible with metals in SOFC design.
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