ВЛИЯНИЕ ГАЛЛИЯ НА СТРУКТУРУ И ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА В ФЕРРО-МОЛИБДАТЕ СТРОНЦИЯ

Коряков А.Д.⁽¹⁾, Леонидов И.А.⁽¹⁾, Шалаева Е.В.⁽¹⁾,
Мычинко М.Ю.⁽²⁾, Сунцов А.Ю.⁽¹⁾

⁽¹⁾ Институт химии твердого тела УрО РАН

620077, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, д. 91

⁽²⁾ Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Разработка новых видов источников энергии является одним из приоритетных направлений исследований. Получение электроэнергии с помощью твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) — наиболее перспективная технология, сочетающая в себе экологичность, отсутствие выделения большого количества углекислого газа в атмосферу, высокий коэффициент полезного действия (КПД) около 70%, а также возможность работы в автономном режиме. Однако использование водорода в качестве топлива делает технологию более дорогостоящей. Решением данной проблемы является замена водорода на метан или природный газ. При таком замещении неизбежна деградация анодного материала на основе никеля и материала электролита Ni/YSZ по причине взаимодействия никеля с серой, которая будет поступать с топливом. Наиболее перспективной альтернативой могут быть сложные оксидные материалы со структурой перовскита, которые будут устойчивы в восстановительной среде, химически инертны с электролитами и обладают смешанной проводимостью. Материалом, обладающим вышеперечисленными характеристиками, может быть ферро-молибдат стронция SrFe_0.75Mo_0.25O_3−δ, который исследуется продолжительное время, хотя использование данного оксида в качестве катодного материала сомнительно по причине невысокой электропроводности на воздухе.

Данная работа направлена на изучение влияния галлия в позиции железа в сложном оксиде SrFe_0.75−xGa_xMo_0.25O_3−δ. Серия твердых растворов SrFe_0.75−xGa_xMo_0.25O_3−δ (x = 0,05; 0,10; 0,15) была получена цитратным методом синтеза. Структура полученных соединений была исследована с помощью РФА и просвечивающей микроскопии высокого разрешения; полученные данные указывают на образование перовскитоподобной структуры с пространственной группой Fm−3m. Стабильность в восстановительных условиях была определена с помощью кулонометрического титрования в температурном интервале 750‒950 °C. Электротранспортные свойства исследовали четырехзондовым методом как на воздухе, так и в зависимости от (10⁻²⁰‒0.3 атм). Увеличение концентрации галлия приводит к снижению общей проводимости за счет снижения вакансий кислорода, участвующих в кислородном переносе.