ИСТИНА

Проект направлен на исследование Ln1-xAxCuO3-δ (Ln = La, Pr; A = Sr, Ba) с целью их практического использования в качестве катодных материалов ТОТЭ. Указанные составы в представленном проекте являются оригинальными объектами исследования. Наличие большого числа кислородных вакансий в структуре Ln1-xAxCuO3-δ (Ln = La, Pr; A = Sr, Ba) и, как следствие, существование различных путей для миграции ионов кислорода может способствовать увеличению ионного транспорта в структуре. Ожидается, что предлагаемые купраты будут сочетать в себе высокую подвижность кислорода и высокую электропроводность, что, несомненно, способствует проявлению высокой каталитической активности в реакции восстановления кислорода.

The project is aimed in a complex characterization of Ln1-xAxCuO3-δ (Ln = La, Pr; A = Sr, Ba) in order to evaluate their potential as cathode materials for SOFCs. These oxides are original objects of the study. Ln1-xAxCuO3-δ (Ln = La, Pr; A = Sr, Ba) attract attention due to a presence of a large number of oxygen vacancies in the structure and, as a consequence, the existence of different pathways for oxide-ion migration, which can enhance the ionic transport in the structure. It is expected that the cuprates can combine the high oxide-ion mobility and high electrical conductivity, which, undoubtedly, contributes to the high catalytic activity in the oxygen reduction reaction.

По завершению проекта будут получены однофазные образцы Ln1-x(Sr,Ba)xCuO3-δ, Ln = La, Pr (x = 0.2-0.5) и проведена их кристаллохимическая аттестация. Будут получены и проанализированы данные об электропроводности указанных фаз. Величина электропроводности должна составлять не менее 15 См/см в области температур 500-800ºС. Будет проведена оценка химической и термомеханической совместимости купратов Ln1-x(Sr,Ba)xCuO3-δ с материалом твердого электролита GDC, на основании чего будут даны научно-технологические рекомендации по формированию электродных слоев на поверхности твердого электролита. Будет проведено исследование электрокаталитической активности купратов Ln1-x(Sr,Ba)xCuO3-δ в реакции восстановления кислорода методом импедансной спектроскопии. Ожидается, что величина поляризационного сопротивления будет составлять менее 0.3 Ом•см2 в области температур 500-800ºС.

Научный коллектив, заявленный для выполнения проекта, имеет опыт по разработке методов синтеза функциональных керамических материалов с использованием как традиционных подходов (твердофазный метод), так и с применением техник «мягкой химии» (золь-гель, криохимический методы). Участники проекта владеют различными физико-химическими методами характеризации веществ, включая методы порошковой рентгеновской дифракции, термического анализа, растровой электронной. Исполнители проекта также имеют опыт в обработке данных электрохимических методов исследования, таких как импедансная спектроскопия и циклическая вольтамперометрия. Результаты проведенных работ нашли свое отражение не только в виде публикаций в ведущих профильных научных изданиях, но и были представлены на Всероссийских и международных научных конференциях.

Основным направлением работы является исследование физико-химических свойств сложных оксидов переходных металлов с целью оценки возможности их дальнейшего применения как катодных материалов среднетемпературных топливных элементов (СТ ТОТЭ). В качестве объектов исследования были выбраны купраты Ln1.5Ba1.5Cu3O7±δ, Ln = La, Pr, Nd; Pr1.8Ba1.2Cu3O7±δ, Pr1.2Ba1.8Cu3O7±δ; Pr1.5(Ba1-xSrx)1.5Cu3O7±δ, x = 0.25, 0.50 со структурой анион-дефицитного перовскита. В работе была проведено комплексное исследование высокотемпературных физико-химических свойств указанных составов.По совокупности всех проеденных исследований наиболее перспективными представляются составы Pr1.5Ba1.5Cu3O7±δ и Pr1.5(Ba0.75Sr0.25)1.5Cu3O7 для их дальнейшего исследования в качестве катодных материалов СТ ТОТЭ.