Материал для водородной энергетики на базе кобальтита бария-стронция Sr0,5Ba0,5Сo1-xFexO3-z
Автор: Пайзуллаханов М.С., Ражаматов О.Т., Эрназаров Ф.Н., Каршиева Н.Х., Холматов А.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации
Статья в выпуске: 7 т.16, 2023 года.
Бесплатный доступ
Исследованы анион-дефицитные структуры на основе состава Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z, синтезированные из расплава на солнечной печи в потоке концентрированного солнечного излучения плотностью 100-200 Вт/см2. Брикеты формы таблеток на базе стехиометрической смеси карбонатов и оксидов соответствующих металлов (SrСО3 + BaСО3 + Со1О3 + Fe2O3) расплавлялись на фокальном пятне Большой солнечной печи. Капли расплава стекали в воду, охлаждаясь со скоростью 103град/с. Отливок подвергали измельчению до тонины 63 мкм, сушили при 400 оС, формовали в виде таблеток (образцы) (диаметром 20 мм и высотой 10 мм). Образцы материала спекали в интервале температур 1050-1250 оС. На образцах изучены структура, водопоглощение и деградация в среде углекислого газа. Кристаллическая решетка материала имела перовскитовое строение с параметром элементарной ячейки a = 4,04Å. Образцы материала проявили возрастающее водопоглощение с увеличением температуры спекания. Также наблюдается зависимость стойкости структуры материала к воздействию углекислого газа и водяных паров от температуры спекания. Наблюдаемые значения структурных параметров свидетельствует о том, что материал на основе перовскитовых структур Sr0,5Ba0,5Со1-xFexO3-z может быть использован как катализатор при получении водорода и синтез-газа посредством риформинга и окисления метана. Установлено, что механизм электрической проводимости перовскитового материала Sr0,5Ba0,5Co0.8Fe0.2O2.78 состава связан с прыжками поляронов. Показано, что с увеличением температуры скорость успешных прыжков увеличивается, что, в свою очередь, приводит к увеличению проводимости. Показано, что повышение температуры также стимулирует увеличение количества вакансий, которые априори ответственны за увеличение проводимости по модели скачкообразной релаксации. Кроме того, такие материалы могут быть использованы для создания СВЧ-управляемых приборов.
Синтез из расплава, концентрированный поток, получение водорода, синтезгаз, перовскитовые каталитические структуры
Короткий адрес: https://sciup.org/146282725
IDR: 146282725
Список литературы Материал для водородной энергетики на базе кобальтита бария-стронция Sr0,5Ba0,5Сo1-xFexO3-z
- Galasso F. Structure, properties and preparation of perovskiten-type oxides. F. Galasso, Pergamon Press, 1968. Goodenough J. B. Electronic and ionic transport properties and other physical aspects of perovskites. Reports on Progress in Physics. 2004. 67. 1915–1993.
- Pena M. a, Fierro J. L. G. Chemical structures and performances of perovskite oxides. Chem. Rev. 2001. (101). 1981–2017.
- Смоликов Ю.И., Шепелев Ю. Ф., Левин А. А. Особенности строения высокотемпературных сверхпроводников. Журн. неорг. хим. 1989. 34(10). 2451–2468. [Smolikov Yu.I., Shepelev Yu.F., Levin A. A. Structural features of high-temperature superconductors. Journal. neorg. chem. 1989. 34(10). 2451–2468. (in Rus.)]
- Yang J.B., Kim J., Woo Y. S., Kim C. S., Lee B. W. Magnetoresistance in double perovskites Ba2–xLaxFeMoO6. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. 310. 664–665.
- Burns G., Dacol F. Glassy polarization behavior in ferroelectric compounds Pb(Mg1/3Nb2/3) O3 and Pb(Zn1/3Nb2/3) O3. Solid State Commun. 1983. 48. 853–856.
- Kharton V.V., Patrakeev M. V., Waerenborgh J. C., Sobyanin V. A., Veniaminov S. A., Yaremchenko A. A., Gaczynski P., Belyaev V. D., Semin G. L., Frade J. R. Methane oxidation over perovskite-related ferrites: Effects of oxygen nonstoichiometry. Solid State Sciences. 2005. 7. 1344–1352.
- Sharma S., Tomar M., Kumar A., Puri N. K., Gupta V. Photovoltaic effect in BiFeO3/BaTiO3 multilayer structure fabricated by chemical solution deposition technique. Journal of Physics and Chemistry. 2016. 93. 63–67.
- Zhang J., Gao X., Deng Y., Zha Y., Yuan C. Comparison of life cycle environmental impacts of different perovskite solar cell systems. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2017. 166. 9–17.
- Vassilakopoulou A., Papadatos D., Koutselas I. Light emitting diodes based on blends of quasi‑2D lead halide perovskites stabilized within mesoporous silica matrix. Microporous and Mesoporous Materials. 2017. 249. 165–175
- Арутюнов В. С. Окислительная конверсия природного газа. М.: КРАСАНД. 2011. 636. [Arutyunov V. S. Oxidative conversion of natural gas. Moscow: KRASAND. 2011. 636 (in Rus.)]
- Махлин В.А., Цецерук Я. Р. Современные технологии получения синтез-газа из природного и попутного газа. Химическая промышленность сегодня. 2010. 3. 6–17. [Makhlin V. A., Tsetseruk Ya. R. Modern technologies for producing synthesis gas from natural and associated gas. Chemical industry today. 2010. 3. 6–17. (in Rus.)]
- Bouwmeester H.J.M., Burggraf A. J. Dence ceramic membranes for oxygen separation. In: Gellings P. J., Bouwmeester H. J.M. (Eds.), The CRC Handbook of Solid State Electrochem. CRC Press. 1997. 481–553.
- Tang M., Xu L., Fan M. Progress in oxygen carrier development of methane–based chemicallooping reforming: a review. Applied Energy. 2015. 151. 143–156.
- Teraoka Y., Zhang H., Furukawa S., Yamazoe N. Oxygen permeation through perovskitetype oxides. Chem. Lett. 1985. 14. 1743–1749.
- Shao Z., Yang W., Cong Y., Dong H., Tong J., Xiong G. Investigation of the permeation behavior and stability of a Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 –δ oxygen membrane. J. Membrane Sci. 2000. 172. 177–188
- Chang X. F., Zhang C., He Y. J., Dong X. L., Jin W. Q., Xu N. P. A comparative study of the performance of symmetric and asymmetric mixed – conducting membranes. Chin. J. Chem. Eng. 2009. 17. 562–70.
- Zeng Q., Zuo Y., Fan C., Chen C. CO2-tolerant oxygen separation membranes targeting CO2 capture application. J. Membr. Sci. 2009. 335. 140–144.
- Paizullakhanov M.S., Shermatov Zh.Z., Nodirmatov E. Z., Rajamatov O. T., Ernazarov F. N., Sulaimanov M. T., Nurmatov Sh. & Cherenda N. N. Synthesis of materials by concentrated solar radiation. High Temperature Material Processes. 25(2). 17–29 (2021)
- Das P.R., Pati B., Sutar B. C. and Choudhury R. N.P Study of structural and electrical properties of a new type of complex tungsten bronze electro ceramics Li2Pb2Y 2W2Ti4V4O30. Int. J. Mod. Phys., 3 (2012) 870–879.
- Funke K. Jump relaxation model and coupling model-a comparison, J. Non-Cryst. Solids., 172 (1994) 1215–1221
- Кувшинов Г.Г., Попов М. В., Соловьев Е. А., Арзуманян А. И., Пешков Г. А. Нетрадиционный процесс получения водородосодержащих топливных смесей для двигателей внутреннего сгорания. Европейский исследователь. 2012. (36), 12–1. 2102–2112. [Kuvshinov G. G., Popov M. V., Soloviev E. A., Arzumanyan A. I., Peshkov G. A. Unconventional process of obtaining hydrogen-containing fuel mixtures for internal combustion engines. European researcher. 2012. (36), 12–1. 2102–2112. (in Rus.)]
- Баннов А.Г., Кувшинов Г. Г. Изучение электропроводности и диэлектрической проницаемости эпоксидных композиционных материалов с добавлением углеродных нановолокон. Материаловедение. 2011. 10. 47–51. [Bannov A. G., Kuvshinov G. G. The study of electrical conductivity and dielectric permittivity of epoxy composite materials with the addition of carbon nanofibers. Materials Science. 2011. 10. 47–51. (in Rus.)]
