SRAVNITEL'NOE ISSLEDOVANIE SVOYSTV KSEROGELEY, NANOPOROShKOV I KERAMIChESKIKh MATERIALOV V SISTEME CeO2–Dy2O3, POLUChENNYKh METODAMI SOVMESTNOGO OSAZhDENIYa V LABORATORNOY USTANOVKE I SOOSAZhDENIYa V MIKROREAKTORE SO VSTREChNYMI ZAKRUChENNYMI POTOKAMI

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Двумя методами жидкофазного синтеза — методом совместного осаждения гидроксидов в лабораторной установке с магнитной мешалкой и методом быстрого совместного осаждения гидроксидов в микрореакторе со встречными закрученными потоками синтезированы высокодисперсные метопористые порошки состава (CeO2)1-x(Dy2O3)x (x = 0.05, 0.10, 0.15. 0.20), обладающие удельным объемом пор 0.022–0.084 см3·г−1 и удельной площадью поверхности 23.71–66.32 м2·г−1. На их основе получены керамические напоматериалы заданного состава, представляющие собой кубические твердые растворы типа флюорита с ОКР ~ 44–76 нм, с открытой пористостью в интервале 3–14%, высокими значениями кажущейся плотности 5.87–7.24 г·см−3. Выявлено существенное влияние условий проведения синтеза на физико-химические свойства керамических электролитных материалов. Показано, что спекающая добавка ZnO для керамики, полученной двумя разными методами синтеза, влияет на открытую пористость и плотность по-разному: в случае использования метода синтеза в микрореакторе со встречными закрученными потоками (расход 1.5 л·мин−1) открытая пористость уменьшилась в 2–5 раз, плотность увеличилась незначительно. Однако для образцов, синтезированных методом соосаждения гидроксидов в лабораторной установке, пористость снизилась в 2 раза, что доказывает избирательное влияние спекающих добавок. По своим физико-химическим свойствам (плотность, пористость, коэффициент термического расширения) полученные керамические материалы перспективны в качестве твердооксидных электролитов среднетемпературных топливных элементов.

About the authors

M. V Kalinina

Email: sergey_mjakin@mail.ru
SPIN-code: 3286-4972

к.х.н.

I. V Makusheva

Email: sergey_mjakin@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-7608-9115

S. V Myakin

Author for correspondence.
Email: sergey_mjakin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8364-6971

T. V Khamova

Email: sergey_mjakin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4302-3520

к.х.н.

A. E Sokolov

Email: sergey_mjakin@mail.ru
SPIN-code: 3223-0165

к.ф.-м.н.

N. V Farafonov

Email: sergey_mjakin@mail.ru

N. R Loktyushkin

Email: sergey_mjakin@mail.ru

R. Sh Abiev

Email: sergey_mjakin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3571-5770

д.т.н., проф.

References

  1. Моотта С. Е., Grodsky S. M., Rupp S. Renewable Energy and Wildlife Conservation. Johns Hopkins University Press, 2019. 279 p.
  2. Gandia L. M., Arzamedi G. Renewable hydrogen technologies: Production, purification, storage, applications and safety. Elsevier, 2013. 472 p.
  3. Dicks A., Rand D. A. J. Fuel cell systems explained. Wiley, 2018. 460 p.
  4. Tiwari G. N., Mishra R. K. Advanced renewable energy sources. RSC Publ., Cambridge, 2012. 562 p.
  5. Azxacos A. E. Vozobnovlyaemaya energetika. M.: FIZMATLIT, 2012. 256 s.
  6. Mudryk K., Werle S. Renewable energy sources: Engineering, technology, innovation, Springer Int. Publ., 2018. 834 p.
  7. Yashtukov N. A., Lebedeva M. V. Vodorodnaya energetika vozobnovlyaemykh istochnikov toka // Ros. tekhnol. zhurn. 2017. T. 5. № 3. S. 58–73. ID 29715682.
  8. Hussai S., Yangping L. Review of solid oxide fuel cell materials: Cathode, anode, and electrolyte // Energy Transitions. 2020. N 4. P. 113–126.
  9. Mahato N., Banerjee A., Gupta A., Omar S., Balani K. Progress in material selection for solid oxide fuel cell technology: A review // Progress Mater. Sci. 2015. N 72. P. 141–337.
  10. Trovarelli A. Bernal catalysis by ceria and related materials // Catal. Sci. Ser. L.: Imperial College Press, 2002. V. 2. 528 p.
  11. Kuznetsova T. G., Sadykov V. A. Osobennosti defektnoi struktury metastabil'nykh nanodispersnykh dioksidov tseriya i tsirkoniya i materialov na ikh osnove // Kinetika i kataliz. 2008. T. 49. № 6. S. 886–905. ID 11617843.
  12. Fathy A., Wagih A., Abu-Oqail A. Effect of ZrO2 content on properties of Cu-ZrO2 nanocomposites synthesized by optimized high energy ball milling // Ceram. Int. 2019. V. 45. N 2. P. 2319–2329.
  13. Li Z., He Q., Xia L., Xu Q., Cheng C., Wang J., Ni M. Effects of cathode thickness and microstructural properties on the performance of protonic ceramic fuel cell (PCFC): A 3D modelling study // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. N 6. P. 4047–4061.
  14. Khasanov O. L., Danil Z. S., Bikbaev Z. G. Metody kompaktirovaniya i konsolidatsii nanostrukturnykh materialov i izdelii. Izd-vo Tom. politekhn. un-ta, 2008. 212 s. ISBN 978-5-93208-750-3
  15. Rempel A. A., Gusev A. I. Nanocrystalline Materials. Cambridge Int. Sci. Publ., 2004. 351 p. ISBN: 978-1-898326-26-7
  16. Kalinina M. V., Dyuskin D. A., Myakin S. V., Kruchinina I. Yu., Shilova O. A. Comparative study of physicochemical properties of finely dispersed powders and ceramics in the systems CeO2–Sm2O3 and CeO2–Nd2O3 as electrolyte materials for medium temperature fuel cells // Ceramics. 2023. V. 6. N 2. P. 1210–1226.
  17. Kalinina M. V., Polyakova I. G., Myakin S. V., Khanova T. V., Efimova L. N., Kruchinina I. Yu. Synthesis and study of electrolyte and electrode materials in the CeO2–Nd2O3 and Gd2O3–La2O3–SrO–Ni(Co)2O3-s systems for medium-temperature fuel cells // Glass Phys. Chem. 2024. V. 50. N 1. P. 69–87.
  18. Proskurina O. V., Sokolova A. N., Sirotkin A. A., Abiev R. Sh., Gusarov V. V. Rol' uslovii soosazhdeniya gidroksidov v formirovanii nanokristallicheskogo BiFeO3 // Zhurn. neorgan. khimii. 2021. T. 66. № 2. S. 160–167. ID 44494814.
  19. Abiev R. Sh., Proskurina O. V., Enikova M. O., Gusarov V. V. Vliyanie gidrodinamicheskikh uslovii v mikroreaktore so stalkivayushchimisya struyami na formirovanie nanochastits na osnove slozhnykh oksidov // Teoret. osnovy khim. tekhnologii. 2021. T. 55. № 1. S. 16–33. ID 44492507.
  20. Abiev R. Sh., Zdravkov A. V., Kudryashova Yu. S., Aleksandrov A. A., Kuznetsov S. V., Fedorov P. P. Sintez nanorazmernykh chastits ftorida kal'tsiya v mikroreaktore s intensivno zakruchennymi potokami // Zhurn. neorgan. khimii. 2021. T. 66. № 7. S. 929–934. ID 45794951.
  21. Abiev R. S., Kudryashova A. K. Study of micromixing in a microreactor with counter-current intensively swirled flows // Theor. Found. Chem. Eng. 2024. V. 58. N 4. P. 1082–1097.
  22. Duran P., Villegas M., Capel F., Recio P., Moure C. Low temperature sintering and microstructural development of nano scale Y-TZP ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 1996. V. 16. P. 945–952.
  23. GOST 473.4–81. Izdeliya khimicheski stoikie i termostoikie keramicheskie. Metod opredeleniya kazhushcheisya plotnosti i kazhushcheisya poristosti. Gosudarstvennyi standart SSSR. M.: Izd-vo standartov, 1981. 32 s.
  24. Jud E., Gauckler L.-J. The effect of cobalt oxide addition on the conductivity of Ce0.9Gd0.1O1.95 // J. Electroceram. 2005. V. 15. P. 159–166.
  25. Yaroslavtsev I. Yu., Bogdanovich N. M., Vdovina G. K., Dem'yanenko T. A., Bronin D. I., Isupova L. A. Katody na osnove nikelato-ferritov redkozemel'nykh metallov, izgotovlennye s primeneniem promyshlennogo syr'ya dlya tverdooksidnykh toplivnykh elementov // Elektrokhimiya. 2014. T. 50. № 6. S. 611–617. ID 21564503.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».