Electrochemical Oxygen Generator with Solid-Molten Bi2O3–B2O3 Electrolyte and Porous Bi3Ru3O11–Bi2O3 Electrodes

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

A symmetrical electrochemical cell Bi3Ru3O11−35 wt % Bi2O3 porous electrode|Bi2O3−0.2 wt % B2O3 solid-molten electrolyte|Bi3Ru3O11−35 wt % Bi2O3 porous electrode is developed. The values of the cell ohmic and polarization resistances, Faraday efficiency, and oxygen permeation flux of the cell were measured using impedance spectroscopy and Coulomb volumetric technique at 740°C. These values are 0.046 and 0.077 Ω cm2, 97%, and 5×10–7 mol cm–2 s–1, respectively. The effect of wetting of the porous electrode surface on the polarization resistance was analyzed. The Bi3Ru3O11−35 wt % Bi2O3 and solid-molten Bi2O3−0.2 wt % B2O3 composites have a great potential to be used as the electrode and electrolyte materials in electrochemical oxygen generators.

作者简介

P. Dergacheva

Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: pdergacheva@imet.ac.ru
Moscow, Russia

S. Fedorov

Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: pdergacheva@imet.ac.ru
Moscow, Russia

V. Belousov

Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: pdergacheva@imet.ac.ru
Moscow, Russia

A. Konovalov

Baykov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: pdergacheva@imet.ac.ru
Moscow, Russia

V. Artemov

Federal Research Center of Crystallography and Photonics, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: pdergacheva@imet.ac.ru
Moscow, Russia

参考

  1. Akulinin, E., Golubyatnikov, O., Dvoretsky, D., and Dvoretsky, S., Optimization and analysis of pressure swing adsorption process for oxygen production from air under uncertainty, Chem. Ind. Chem. Eng. Q., 2020, vol. 26, no. 1, p. 89.
  2. Santos, J.C., Cruz, P., Regala, T., Magalhaes, F.D., and Mendes, A., High-purity oxygen production by pressure swing adsorption, Ind. Eng. Chem. Res., 2007, vol. 46, no. 2, p. 591.
  3. Allam, R. J., Improved oxygen production technologies, Energy Procedia, 2009, vol. 1, no. 1, p. 461.
  4. Wang, M., Nowicki, K.M., and Irvine, J.T.S., A Novel Solid Oxide Electrochemical Oxygen Pump for Oxygen Therapy, J. Electrochem. Soc., 2022, vol. 169, no. 6, p. 064509.
  5. Tsai, J.T., Wang, S.F., Hsu, Y.F., and Jasinski, P., Effects of La0.8Sr0.2MnO3 and Ag electrodes on bismuth-oxide-based low-temperature solid electrolyte oxygen generators, Ceram. Int., 2022, vol. 48, no. 1, p. 1132.
  6. Wang, S.F., Chen, Y.W., and Hsu, Y.F., Honeycomb oxygen-generator with doped bismuth-oxide-based electrolyte and Ag electrode, J. Electroceramics, 2020, vol. 44, no. 1, p. 104.
  7. Chen, Y.W., Liu, Y.-X., Wang, S.F., and Devasenathipathy, R., Characteristics of Honeycomb-Type Oxygen Generator with Electrolyte Based on Doped Bismuth Oxide, J. Electron. Mater., 2018, vol. 47, no. 7, p. 3639.
  8. Dyer, P.N., Richards, R.E., Russek, S.L., and Taylor, D.M., Ion transport membrane technology for oxygen separation and syngas production, Solid State Ion., 2000, vol. 134, no. 1-2, p. 21.
  9. Badwal, S.P.S. and Ciacchi, F.T., Ceramic membrane technologies for oxygen separation, Adv. Mater., 2001, vol. 13, no. 12–13, p. 993.
  10. Jiang, D., Bu, X., Sun, B., Lin, G., Zhao, H., Cai, Y., and Fang, L., Experimental study on ceramic membrane technology for onboard oxygen generation, Chinese J. Aeronaut., 2016, vol. 29, no. 4, p. 863.
  11. Meixner, D.L., Brengel, D.D., Henderson, B.T., Abrardo, J.M., Wilson, M.A., Taylor, D.M., and Cutler, R.A., Electrochemical oxygen separation using solid electrolyte ion transport membranes, J. Electrochem. Soc., 2002, vol. 149, no. 9, p. D132.
  12. Zhou, W., Shao, Z., Ran, R., Chen, Z., Zeng, P., Gu, H, Jin W., and Xu, N., High performance electrode for electrochemical oxygen generator cell based on solid electrolyte ion transport membrane, Electrochim. Acta, 2007, vol. 52, no. 22, p. 6297.
  13. Pham, A.Q. and Glass, R.S., Oxygen pumping characteristics of yttria-stabilized-zirconia, Electrochim. Acta, 1998, vol. 43, no. 18, p. 2699.
  14. Спирин, А.В., Никонов, А.В., Липилин, А.С., Паранин, С.Н., Иванов, В.В., Хрустов, В. Р., Валенцев, А.В., Крутиков, В.И. Электрохимический элемент с твердооксидным электролитом и кислородный насос на его основе. Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 608. [Spirin, A.V. Nikonov, A.V., Lipilin, A.S., Paranin, S.N., Ivanov, V.V., Khrustov, V.R., Valentsev A.V., and Krutikov, V.I., Electrochemical cell with solid oxide electrolyte and oxygen pump thereof, Russ. J. Eleсtrochem., 2011, vol. 47, p. 569.]
  15. Yuan, D. and Kröger, F.A., Stabilized zirconia as an oxygen pump, J. Electrochem. Soc., 1969, vol. 116, no. 5, p. 594.
  16. Park, J.Y. and Wachsman, E.D., Lower temperature electrolytic reduction of CO2 to O2 and CO with high-conductivity solid oxide bilayer electrolytes, J. Electrochem. Soc., 2005, vol. 152, no. 8, p. A1654.
  17. Hong, T., Fang, S., Zhao, M., Chen, F., Zhang, H., Wang, S., and Brinkman, K.S., An intermediate-temperature oxygen transport membrane based on rare-earth doped Bismuth Oxide Dy0.08W0.04Bi0.88O2 – δ, J. Electrochem. Soc., 2017, vol. 164, no. 4, p. F347.
  18. Inaba, H. and Tagawa, H., Ceria-based solid electrolytes, Solid State Ion., 1996, vol. 83, nos. 1–2, p. 1.
  19. Sammes, N.M., Tompsett, G.A., Näfe, H., and Aldinger, F., Bismuth based oxide electrolytes–structure and ionic conductivity, J. Eur. Ceram. Soc., 1999, vol. 19, no. 10, p. 1801.
  20. Жук, П.П., Вечер, А.А., Самохвал, В.В. Кислородные проводники на основе оксида висмута. Вестник БГУ. Сер. 2. 1984. № 1. С. 8. [Zhuk, P.P., Vecher, A.A., and Samokhval, V.V., Oxygen conductors based on bismuth oxide, Vestnik BGU. Ser. 2 (in Russian), 1984, no. 1, p. 8.]
  21. Belousov, V.V. and Fedorov, S.V., A highly conductive electrolyte for molten oxide fuel cells, Chem. Commun., 2017, vol. 53, no. 3, p. 565.
  22. Levin, E.M. and McDaniel, C.L., The System Bi2O3–B2O3, J. Amer. Ceram. Soc., 1962, vol. 45, no. 8, p. 355.
  23. Esposito, V., Luong, B.H., Di Bartolomeo, E., Wachsman, E.D., and Traversa, E., Applicability of Bi2Ru2O7 pyrochlore electrodes for ESB and BIMEVOX electrolytes, J. Electrochem. Soc., 2006, vol. 153, no. 12, p. A2232.
  24. Jaiswal, A., Hu, C.T., and Wachsman, E.D., Bismuth ruthenate-stabilized bismuth oxide composite cathodes for IT-SOFC, J. Electrochem. Soc., 2007, vol. 154, no. 10, p. B1088.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (234KB)
3.

下载 (101KB)
4.

下载 (75KB)
5.

下载 (134KB)
6.

下载 (39KB)
7.

下载 (1MB)
8.

下载 (104KB)

版权所有 © П.Е. Дергачева, С.В. Федоров, В.В. Белоусов, А.А. Коновалов, В.В. Артемов, 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».