Περοβσκιτικά οξείδια La0.8Sr0.2COxFe1-xO3 ως καταλύτες οξείδωσης και ως ηλεκτροκαταλύτες αναγωγής οξυγόνου για εφαρμογή σε στοιχεία καυσίμου

• Κύριος συγγραφέας: Σαφάκας, Αλέξανδρος
• Άλλοι συγγραφείς: Μπεμπέλης, Συμεών
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Περοβσκιτικά οξείδια; Κελιά καυσίμου στερεού ηλεκτρολύτη; Περιστρεφόμενο ηλεκτρόδιο δίσκου; Αντίδραση αναγωγής του οξυγόνου; Καταλυτική οξείδωση; Σύνθεση με ανάφλεξη; Perovskite oxides; Solid oxide fuel cells; Rotating disk electrode; Oxygen reaction reduction; Catalytic oxidation; Combustion synthesis; 621.312 429

Έγινε συγκριτική αξιολόγηση της συμπεριφοράς μιας σειράς οκτώ περοβσκιτικών οξειδίων με γενικό τύπο La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3, συμπεριλαμβανομένων των οξειδίων La0.8Sr0.2FeO3 και La0.8Sr0.2CoO3, ως καταλυτών πλήρους οξείδωσης CO και προπανίου, καθώς και ως ηλεκτροκαταλυτών αναγωγής οξυγόνου για εφαρμογή σε στοιχεία καυσίμου υψηλής θερμοκρασίας με κεραμικό ηλεκτρολύτη και σε στοιχεία καυσίμου χαμηλής θερμοκρασίας σε αλκαλικό περιβάλλον. Από τη μελέτη της καταλυτικής συμπεριφοράς κόνεων La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3 στην οξείδωση CO και προπανίου υπό οξειδωτικές και στοιχειομετρικές συνθήκες τροφοδοσίας, προέκυψε ως γενικό συμπέρασμα ότι αύξηση της αναλογίας Co/Fe στη σύσταση του περοβσκιτικού οξειδίου οδηγεί σε αύξηση της καταλυτικής δραστικότητας, περισσότερο εμφανή για οξειδωτικές συνθήκες. Μελέτη των χαρακτηριστικών σύνθετης αντίστασης ηλεκτροδίων La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3 εναποτεθειμένων σε στερεό ηλεκτρολύτη CeO2-Gd2O3, για μερικές πιέσεις οξυγόνου PO2 στην περιοχή 0.7 έως 100 kPa και θερμοκρασίες από 600 έως 850 °C, έδειξε ότι τα χαρακτηριστικά αυτά διαμορφώνονται από έως και δύο κύριες διεργασίες, των οποίων η σχετική συνεισφορά στην συνολική αντίσταση πόλωσης υπό συνθήκες ανοικτού κυκλώματος διαφοροποιείται ανάλογα με την μερική πίεση του οξυγόνου, τη θερμοκρασία και την αναλογία Co/Fe. Τέλος, μελέτη της δραστικότητας ηλεκτροκαταλυτών αποτελούμενων από μίγμα La0.8Sr0.2CoxFe1-xO3 και αγώγιμου άνθρακα όσον αφορά στην αναγωγή οξυγόνου σε αλκαλικό διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου, κυρίως με χρήση της τεχνικής του ηλεκτροδίου περιστρεφόμενου δίσκου, έδειξε ότι σταδιακή υποκατάσταση του Fe από Co στη σύσταση του οξειδίου οδηγεί σε αύξηση της ηλεκτροκαταλυτικής δραστικότητας. Παράλληλα, διαπιστώθηκε αύξηση του αριθμού των ανταλλασσόμενων ηλεκτρονίων ανά μόριο οξυγόνου, από περίπου 2 για τον ηλεκτροκαταλύτη La0.8Sr0.2FeO3-δ/C σε περίπου 4 για τον La0.8Sr0.2CoO3-δ/C, υποδηλώνοντας σταδιακή μεταβολή στο μηχανισμό της αντίδρασης. Σε όλες τις ανωτέρω περιπτώσεις, η παρατηρηθείσα συμπεριφορά συσχετίστηκε κυρίως με επαγόμενες διαφοροποιήσεις στην ηλεκτρονική δομή των Β-κέντρων (κέντρα Co και Fe) της επιφάνειας του περοβσκιτικού οξειδίου λόγω μεταβολής του λόγου Co/Fe, καθώς και με αλλαγές της συγκέντρωσης των κενών θέσεων ιόντων οξυγόνου.