Electrical Transport and Thermal Properties of NdBa1 – xMgxFeCo0.5Cu0.5O5 + δ (0.00 ≤ x ≤ 0.40) Solid Solutions

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

NdBa1 – xMgxFeCo0.5Cu0.5O5 + δ (0.00 ≤ x ≤ 0.40) double perovskites are synthesized by the ceramic method and their structure, oxygen nonstoichiometry (δ), and thermal and electrical transport properties are studied. NdBa1 – xMgxFeCo0.5Cu0.5O5 + δ compounds have a tetragonal structure (space group P4/mmm) and are semiconductors of the p-type, whose electrical conductivity characteristics at elevated temperatures changes to metal-like characteristics due to the release of oxygen from the samples (δ). The partial replacement of barium with magnesium in NdBaFeCo0.5Cu0.5O5 + δ leads to a decrease in the oxygen content (δ) in the solid solutions formed in this case, an increase in the size of their unit cell and the thermo-EMF coefficient, and a decrease in the thermal stability, linear thermal expansion coefficient, and electrical conductivity. The values of electrical transport energy, weighted mobility, and concentration of charge carriers in the studied materials are calculated.

Авторлар туралы

E. Chizhova

Belarusian State Technological University

Email: kai_17@rambler.ru
220006, Minsk, Belarus

A. Klyndyuk

Belarusian State Technological University

Email: kai_17@rambler.ru
220006, Minsk, Belarus

Ya. Zhuravleva

Belarusian State Technological University

Email: kai_17@rambler.ru
220006, Minsk, Belarus

S. Shevchenko

Belarusian State Technological University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: kai_17@rambler.ru
220006, Minsk, Belarus

Әдебиет тізімі

  1. Afroze S., Karim A.H., Cheok Q., Eriksson S., Azad A.K. Latest development of double perovskite electrode materials for solid oxide fuel cells: a review // Front. Energy. 2019. V. 13. V. 770–797.
  2. Tsvetkov D.S., Ivanov I.L., Malyshkin D.A., Sednev A.L., Sereda V.V., Zuev A.Yu. Double perovskites REBaCo2 – xMxO6 – δ (RE = La, Pr, Nd, Eu, Gd, Y; M = Fe, Mn) as energy-related materials: an overview // Pure Appl. Chem. 2019. V. 19. № 6. P. 923–940.
  3. Kaur P., Singh K. Review of perovskite-structure related cathode materials for solid oxide fuel cells // Ceram. Int. 2020. V. 46. P. 5521–5535.
  4. Истомин С.Я., Лысков Н.В., Мазо Г.Н., Антипов Е.В. Электродные материалы на основе сложных оксидов d-металлов для симметричных твердооксидных топливных элементов // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6. С. 644–676. [Istomin S.Ya., Lyskov N.V., Mazo G.N., Antipov E.V. Electrode materials based on complex d-metal oxides for symmetrical solid oxide fuel cells // Russ. Chem. Rev. 2021. V. 90. P. 644–676.]
  5. Klyndyuk A.I., Chizhova E.A., Kharytonau D.S., Medvedev D.A. Layered Oxygen-Deficient Double Perovskites as Promising Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells // Materials. 2022. V. 15. № 1. P. 141.
  6. Klyndyuk A. Layered Perovskite-Like Oxides 0112 Type: Structure, Properties and Possible Applications. Advances in Chemistry Research. V. 5 / Ed. J.C. Taylor. N.Y.: Nova Science Publishers, 2010. P. 59–105.
  7. Kim J.-H., Manthiram A. Layered LnBaCo2O5 + δ oxides as cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cell // J. Electrochem. Soc. 2008. V. 155. № 4. P. B385–B390.
  8. Kim J.-H., Manthiram A. Layered LnBaCo2O5+δ perovskite cathodes for solid oxide fuel cells: an overview and perspective // J. Mater. Chem. 2015. V. 3. P. 24195–24210.
  9. Lin Y., Jin F., Yang X., Nik B., Li Y., He T. YBaCo2O5 + δ-based double perovskite cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells with simultaneously improved structural stability and thermal expansion properties // Electrochim. Acta. 2019. V. 297. P. 344–354.
  10. Kharton V., Marques F., Atkinson A. Transport properties of solid oxide electrolyte ceramics: a brief review // Solid State Ionics. 2004. V. 174. P. 135–149.
  11. Xue J., Shen Y., He T. Performance of double-perovskite YBa0.5Sr0.5Co2O5 + δ as cathode material for intermediate-temperature solid oxide fuel cells // Int. J. Hydrog. Energy. 2011. V. 36. P. 6894–6898.
  12. Cherepanov V.A., Aksenova T.V., Gavrilova L.Y., Mikhaleva K.N. Structure, nonstoichiometry and thermal expansion of NdBa(Co,Fe)2O5 + δ layered perovskites // Solid State Ionics. 2011. V. 188. P. 53–57.
  13. Zhang S.-L., Chen K., Zhang A.-P., Li C.-X., Li C.-Y. Effect of Fe doping on the performance of suspension plasma-sprayed PrBa0.5Sr0.5Co2 – xFexO5 + δ cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells // Ceram. Int. 2017. V. 43. P. 11648–11655.
  14. Jin F., Li Y., Wang Y., Chu X., Xu M., Zhai Y., Zhang Y., Fang W., Zou P., He T. Evaluation of Fe and Mn co-doped layered perovskite PrBaCo2/3Fe2/3Mn2/3O5 + δ as a novel cathode for intermediate-temperature solid oxide fuel cells // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 22489–22496.
  15. Cordaro G., Donazzi A., Pelosato R., Mastropasqua L., Cristiani C., Sora I.N., Dotelli G. Structural and Electrochemical Characterization of NdBa1 – xCo2 – yFeyO5 + δ as cathode for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells // J. Electrochem. Soc. 2020. V. 167. P. 024502.
  16. Klyndyuk A.I., Mosiałek M., Kharitonov D.S., Chizhova E.A., Zimovska M., Socha R., Komenda A. Structural and electrochemical characterization of YBa(Fe,Co,Cu)O5 + δ layered perovskites as cathode materials for solid oxide fuel cells // Int. J. Hydrog. Ehergy. 2021. V. 46. № 32. P. 16977–16988.
  17. Yao C., Yang J., Zhang H., Chen S., Lang X., Meng J., Cai K. Evaluation of A-site deficient PrBa0.5 ‒ xSr0.5Co2O5 + δ layered (x = 0, 0.04, and 0.08) as cathode materials for solid oxide fuel cells // J. Alloys Compd. 2021. V. 883. P. 160759.
  18. Yang Q., Tian D., Liu R., Wu H., Chan nY., Ding Y., Lu X., Lin B. Exploiting rare-earth-abundant layered perovskite cathodes of LnBa0.5Sr0.5Co1.5Fe0.5O5 + δ (Ln = La and Nd) for SOFC // Int. J. Hydrog. Energy. 2021. V. 46. № 7. P. 5630–5642.
  19. Klyndyuk A.I., Zhuravleva Ya.Yu., Gundilovich N.N. Crystal structure, thermal and electrotransport properties of NdBa1 – xSrxFeCo0.5Cu0.5O5 + δ (0.02 ≤ x ≤ 0.20) solid solutions // Chimica Techno Acta. 2021. V. 8. № 3. P. 20218301.
  20. Клындюк А.И., Чижова Е.А. Кристаллическая структура, тепловое расширение и электропроводность слоистых оксидов LnBa(Fe,Co,Cu)2O5 + δ (Ln = Nd, Sm, Gd) // Физ. хим. стекла. 2014. Т. 40. № 1. С. 158–163. [Klyndyuk A.I., Chizhova E.A. Crystal Structure, Thermal Expansion, and Electrical Properties of Layered LnBa(Fe,Co,Cu)2O5 + δ Oxides // Glass. Phys. Chem. 2014. V. 40. № 1. P. 124–128.]
  21. Urusova A.S., Cherepanov V.A., Aksenova T.V., Gavrilova L.Y., Kiselev E.A. Phase equilibria, crystal structure and oxygen content of intermediate phases in the Y–Ba–Co–O system // J. Solid State Chem. 2013. V. 202. P. 207–214.
  22. Клындюк А.И., Чижова Е.А. Структура, тепловое расширение и электрические свойства твердых растворов системы BiFeO3–NdMnO3 // Неорган. матер. 2015. Т. 51. № 3. С. 322–327. [Klyndyuk A.I., Chizhova E.A. Structure, Thermal Expansion, and Electrical Properties of BiFeO3–NdMnO3 Solid Solutions // Inorg. Mater. 2015. V. 51. № 3. P. 272–277.]
  23. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalogenides // Acta Cryst. 1976. V. 32. P. 751–767.
  24. Atanassova Y.K., Popov V.N., Bogachev G.G., Iliev M.N., Mitros C., Psycharis V., Pissas M. Raman- and infrared active phonons in YBaCuFeO5: experimental and lattice dynamics // Phys Rev B. 1993. V. 47. P. 15201–15207.
  25. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир, 1982. 368 с. [Mott N., Davis E. Electronic processes in Non-Crystalline Materials. Oxford University Press, Oxford, 1979].
  26. Snyder G.J., Snyder A.H., Wood M., Gurunatham R., Snyder B.H., Niu C. Weighted Mobility // Adv. Mater. 2020. V. 35. P. 2001537.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2.

Жүктеу (185KB)
3.

Жүктеу (1MB)
4.

Жүктеу (204KB)
5.

Жүктеу (310KB)

© Е.А. Чижова, А.И. Клындюк, Я.Ю. Журавлева, С.В. Шевченко, 2023

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».