Studie zur chemischen Stabilität von BaCe0.9Nd0.1O3−α hochtemperaturprotonenleitender Keramik

Die Keramik BaCe 0.9 Nd 0.1 O 3-α (BCN) ist bekannt als ausgezeichneter hochtemperaturprotonenleiter und ist ein Kandidat für den Einsatz als Elektrolyt in festen Oxid-Brennstoffzellen, Wasserstoff- oder Dampfsensoren und Dampfelektrolyseuren. In dieser Arbeit wurde die chemische Stabilität von BCN systematisch untersucht, indem XRD- und DTA–TG-Techniken kombiniert wurden, um die Verarbeitungsfähigkeit und die Machbarkeit in potenziellen Anwendungen zu studieren. Es wurde festgestellt, dass BCN bei über 1200 °C mit Alumina oder Zirkonia reagierte, was zum Verlust von Barium und zu einem Überschuss an Cerium führte. In kaltem Wasser hatten sowohl gesinterte BCN-Scheiben als auch Pulverproben eine sehr niedrige Löslichkeit und hydrolysierten nicht, waren jedoch in einigen Mineralsäuren löslich, insbesondere in HCl mit der Freisetzung von Cl 2. In kochendem Wasser lösten sich BCN-Pellets leicht und setzten sich in CeO 2 und Ba(OH) 2 um. Bei 1 atm CO 2 zerfiel BCN bei Temperaturen unter 1200 °C während des Erwärmens und bildete CeO 2 und BaCO 3, war jedoch während des Abkühlens über 1000 °C stabil, möglicherweise weil BCN bei niedrigen und hohen Temperaturen unterschiedliche Kristallstrukturen hat. Bei 600–1000 °C zeigte BCN einen leichten Masseverlust in einer reduzierenden Atmosphäre und einen leichten Massezuwachs in einer oxidierenden Atmosphäre. Die XRD-Ergebnisse zeigten, dass BCN in sowohl reduzierenden als auch oxidierenden Atmosphären chemische und strukturelle Stabilität aufwies.