Search

A cobalt-free perovskite oxide Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cr0.2O3-δ (SSFC) has been exploited as a novel cathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). The cathode model was synthesized with the addition of the chromium element in the B side of the composite metallic oxide system, which was then formed by the solid-state reaction method. The model system was further characterized in detail for getting the properties behavior. The solid-state reaction of the SSFC system was observed through thermal gravimetric analysis. Meanwhile, the structural properties were investigated by x-ray diffraction, and the weight loss was examined by the thermal gravimetric analysis as well. Furthermore, the thermal expansion coefficient was determined by the thermal-mechanical analysis, and the conductivity properties were tested by the thermal conductivity analysis. The result showed that the SSFC cathode demonstrated the crystalline structure based on the design with a perovskite phase. The oxygen content created on the model structure was obtained to be 2.98 after the calcination process. The average thermal expansion coefficient was achieved up to 5.0×10-6 K-1 as the heating given up to 800 °С. Moreover, the conductivity value reached from 2 S∙cm-1 at 400 °С and it increased to be a maximum of 7.5 S∙cm-1 at 700 °С. In addition, the presence of Cr6+ cation valence coordinated with the oxygen anion could lead to generating a large concentration of oxygen vacancies on the cathode surface, facilitating the transport of the O2− anion in the cathode system. Based on these results, the SSFC cathode has good properties as a composite system promising for IT-SOFCs application in the future, Безкобальтовий перовскітний оксид Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cr0.2O3-δ (SSFC) використовувався в якості нового катода для середньотемпературних твердооксидних паливних елементів (СТ-ТОПЕ). Катодна модель була синтезована з додаванням елемента хрому на стороні Б композитної металоксидної системи, яка потім була сформована методом твердотільної реакції. Модельна система була детально охарактеризована для визначення поведінки властивостей. Твердотільна реакція системи SSFC спостерігалася за допомогою термогравіметричного аналізу. Тим часом структурні властивості досліджували методом рентгенівської дифракції, втрату ваги – за допомогою термогравіметричного аналізу. Крім того, коефіцієнт теплового розширення визначали за допомогою термомеханічного аналізу, а властивості провідності перевірялися за допомогою аналізу теплопровідності. Результат показав, що катод SSFC демонструє кристалічну структуру, засновану на конструкції з перовскітною фазою. Вміст кисню на модельній структурі після процесу прожарювання становив 2,98. Середній коефіцієнт теплового розширення при нагріванні до 800 °С досягав 5.0×10-6 K-1. При цьому значення провідності досягало 2 См∙см-1 при 400 °С і збільшувалося до максимуму в 7.5 См∙см-1 при 700 °С. Крім того, наявність катіонної валентності Cr6+, координованої з аніоном кисню, може привести до утворення великої концентрації кисневих вакансій на поверхні катода, полегшуючи перенесення аніону O2−в катодній системі. Виходячи з цих результатів, катод SSFC володіє хорошими властивостями в якості композитної системи, перспективної для застосування СТ-ТОПЕ в майбутньому, Безкобальтовый перовскитный оксид Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cr0.2O3-δ (SSFC) использовался в качестве нового катода для среднетемпературных твердооксидных топливных элементов (СТ-ТОТЭ). Катодная модель была синтезирована с добавлением элемента хрома на стороне Б композитной металлоксидной системы, которая затем была сформирована методом твердотельной реакции. Модельная система была подробно охарактеризована для определения поведения свойств. Твердотельная реакция системы SSFC наблюдалась с помощью термогравиметрического анализа. Между тем структурные свойства исследовали методом рентгеновской дифракции, потерю веса – с помощью термогравиметрического анализа. Кроме того, коэффициент теплового расширения определяли с помощью термомеханического анализа, а свойства проводимости проверялись с помощью анализа теплопроводности. Результат показал, что катод SSFC демонстрирует кристаллическую структуру, основанную на конструкции с перовскитной фазой. Содержание кислорода на модельной структуре после процесса прокаливания составляло 2,98. Средний коэффициент теплового расширения при нагреве до 800 °С достигал 5.0×10-6К-1. При этом значение проводимости достигало 2 См∙см-1 при 400 °С и увеличивалась до максимума в 7.5 См∙см-1 при 700 °С. Кроме того, наличие катионной валентности Cr6+, координированной с анионом кислорода, может привести к образованию большой концентрации кислородных вакансий на поверхности катода, облегчая перенос аниона O2−в катодной системе. Исходя из этих результатов, катод SSFC обладает хорошими свойствами в качестве композитной системы, перспективной для применения СТ-ТОТЭ в будущем