Кислородопроницаемые мембранные материалы с жидкоканальной зернограничной структурой

• Автор: Кульбакин, Игорь Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Цель работы

Научная новизна

Практическая значимость

Г лава 1. Обзор литературы

1.1. Механизмы переноса кислорода через ионно-транспортные мембраны

1.1.1. Диффузионный режим

1.1.2. Диффузионно- кинетический режим

1.2. Однофазные мембраны

1.2.1. Флюориты

1.2.2. Перовскиты
1.2.3. Фазы со структурой пирохлора и браунмиллерита
1.2.4. Фазы со слоистой структурой
1.2.4.1. Фазы типа Раддлесдена-Поппера
1.2.4.2. Фазы Ауривиллиуса
1.3. Композитные мембраны
1.3.1. Композиты «оксид металла 1» - «оксид металла 2»
1.3.2. Керметы
1.4. Мембраны с жидкоканальной зернограничной структурой
1.4.1. Формирование жидкоканальной зернограничной структуры
1.4.2. Транспортные свойства
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Синтез
2.1.1. Синтез композитов ггУ207 — У2С>5
2.1.2. Синтез композитов ZnO - В120з
2.1.3. Синтез композитов №0 - ВьОз и 1п20з — ВьОз
2.2. Методы исследования
2.2.1. Рентгенофазовый анализ
2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия

2.2.3. Материалография
2.2.4. Четырехзондовый метод
2.2.5. Газовая хроматография
2.2.6. Кулоновольюмометрия
Г лава 3. Результаты и их обсуждение 5
3.1. Фазовый состав и микроструктура
3.1.1. Фазовый состав и микроструктура композитов ZrV207 - У205
3.1.2. Фазовый состав и микроструктура композитов ZnO — В1203
3.1.3. Фазовый состав и микроструктура композитов МО - В1203 и 1п203 - Вь03
3.2. Электропроводность
3.2.1. Электропроводность композитов ZrV207 - У205
3.2.2. Электропроводность композитов ZnO ~ В1203
3.2.3. Электропроводность композитов N10 - В1203 и 1п203 - В1203
3.3. Число переноса ионов кислорода
3.3.1. Число переноса ионов кислорода в композитах ZrV207 ~ У203
3.3.2. Число переноса ионов кислорода в композитах ZnO - Вь03
3.3.3. Число переноса ионов кислорода в композитах МО-В1203 и 1п20з-Вь03
3.4. Кислородная проницаемость
3.4.1. Проницаемость по кислороду композитов ZvW20^ - У205
3.4.2. Проницаемость по кислороду композитов Zx - Въ03
3.4.3. Проницаемость по кислороду композитов МО - Въ03 и 1п203 - В1203
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложение

керметы YSZ - Pd, YSZ - Pt, а также композиты MgLaCrOx - YSZ. В дальнейшем подход Мазанека к созданию ИТМ на основе керметных материалов и композитов «оксид металла 1» - «оксид металла 2» изучался различными группами исследователей [16, 17, 129, 132-137].
1.3.1. Композиты «оксид металла 1 - оксид металла 2»
Ряд работ исследователей посвящен изучению композитных материалов «оксид металла 1 - оксид металла 2» для применения в качестве ИТМ. Так, Хартон и соавторы [132] показали, что композит (Ceo.sGdo^CF-gXt.s - (La0.8Sr0.2Mn03.g)o.5 обладает проницаемостью по кислороду 1,8-10'8 моль-см ~2-с-1 при 750 °С. Лиу и соавторы [133] исследовали проницаемость по кислороду композита Вц 5Yo.3Smo.2O3 - La0.8Sro.2Mn03.g (BYS — LSM). Установлено, что с увеличением содержания перовскита LSM поток кислорода через композиты увеличивается. Так, для BYS0.7 - LSM0.3 он составляет 2-Ю'7 моль-см‘2-с‘' при 850 °С, а для BYS0.6 - LSM0.4 - 3,2-10’7 моль-см’2-с"' при той же температуре.
Чен и соавторы [134] исследовали композитную мембрану в форме трубки, состоящую из двух компонентов, широко применяемых в ТОТЭ -оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, а также хромит лантана-стронция. Показано, что поток кислорода через мембрану на основе композита (Zro.8Yo.2O1.9)0.6 - (La0.8Sr0.2Cr03_8)o.4 составляет 5-Ю"9 моль-см'2-с_1 при 900 °С. По всей видимости, невысокий уровень проницаемости по кислороду этого композита связан либо с неравномерным распределением одного из компонентов по объему, либо с химическим взаимодействием компонентов с образованием слабопроводящей фазы по границам раздела.
Лин и соавторы [135] исследовали композитную мембрану, состоящую из двух перовскитов, один из которых обладал высокой проницаемостью по
____________кислороду (Bao5Sr05Feo.2Coor803-8,--mm BSCF)—а —другой-, соответственно,
низкой (Lao.i5Sr0 85Gao.3Feo.703-g, или LSGF). Показано, что поток кислорода