nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2020-2-70-79nuc-243Research ArticleСтатьиВЛИЯНИЕ СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ НА СВОЙСТВА ПРОТОННЫХ ПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ СКАНДАТА ЛАНТАНАINFLUENCE OF DEFECTS FORMATION WAY ON PROPERTIES OF PROTON CONDUCTORS BASED ON LANTHANUM SCANDATEХромушинИ. В.Khromushin,I. V.

Алматы

Almaty

АксеноваТ. И.AksenovaТ. I.

Алматы

Almaty

РГП «Институт ядерной физики»КазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics”Kazakhstan202030062020027079Copyright © Хромушин И.В., Аксенова Т.И., 20202020Хромушин И.В., Аксенова Т.И.Khromushin, I.V., Aksenova Т.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/243

Изучены структура и свойства протонных проводников на основе LaScO3, синтезированных путем акцепторного допирования и создания дефицита по катиону La. Показано, что количество интеркалированных в решетку оксида протонов растет с ростом степени катионного допирования и выше при допировании стронцием, чем кальцием. Замечено, что в образцах скандата лантана с катионной нестехиометрией количество интеркалированных протонов уменьшается с ростом дефицита по лантану, что вероятно обусловлено возможностью связывания кислородных вакансийVO•• в комплексы типа (LaLa''' - VO••)' и блокированием их участия в процессе растворения воды. Определены энергии активации проводимости объема и границ зерен скандата лантана, синтезированного различными методами. Показано, что проводимость и энергия активации проводимости объема зерен образцов, допированных стронцием, выше, чем при допировании кальцием. Замечено, что энергия активации проводимости образцов с катионной нестехиометрией практически не зависит от дефицита по лантану.

The structure and properties of proton conductors based on LaScO3 synthesized by acceptor doping and the creation of a deficiency in La cation were studied. It has been shown that the number of intercalated protons in the oxide lattice increases with an increase in the degree of cationic doping and is higher when doped with strontium than calcium. It has been noted that in lanthanum scandate samples with cationic non-stoichiometry, the number of intercalated protons decreases with increasing lanthanum deficiency, which is probably due to the possibility of binding oxygen vacancies VO••  to (LaLa''' - VO••)' complexes and blocking their participation in the process of water dissolution. The activation energies of the conductivity of the volume and grain boundaries of lanthanum scandate synthesized by various methods are determined. It was shown that the conductivity and activation energy of conductivity of the volume of grains of samples doped with strontium are higher than when doped with calcium. It is noted that the activation energy of conductivity of samples with cationic non-stoichiometry is practically independent of the lanthanum deficiency.

Работа выполнена при финансовой поддержке МОН РК (грант АР05130148).ReferencesBishimbaev V.K. Modern development of metal-hydrogen power / V.K. Bishimbaev, K.K. Lepesov // Proceed-ings of NAS RK, physics and mathematics series. – 2013. – № 3. – P. 26–29.Bishimbaev V.K. Modern development of metal-hydrogen power / V.K. Bishimbaev, K.K. Lepesov // Proceed-ings of NAS RK, physics and mathematics series. – 2013. – № 3. – P. 26–29.Iwahara H. High temperature proton conducting solids oxide fuel cells using various fuels / H. Iwahara, H.Uchida, S.Tanaka // J. Appl. Electrochem. – 1986. – Vol. 16. – P. 663–668.Iwahara H. High temperature proton conducting solids oxide fuel cells using various fuels / H. Iwahara, H.Uchida, S.Tanaka // J. Appl. Electrochem. – 1986. – Vol. 16. – P. 663–668.Reijers R. Literature review on high temperature proton conducting materials / R. Reijers, W. Haije // Energy research Centre of the Netherlands, Dec. 2008.Reijers R. Literature review on high temperature proton conducting materials / R. Reijers, W. Haije // Energy research Centre of the Netherlands, Dec. 2008.Lybye D. Proton and oxide ion conductivity of doped LaScO3 / D. Lybye, N. Bonanos // Solid State Ionics. 1999. V. 125. P. 339– 344.Lybye D. Proton and oxide ion conductivity of doped LaScO3 / D. Lybye, N. Bonanos // Solid State Ionics. 1999. V. 125. P. 339– 344.Горелов В.П. Протонные твердые электролиты на основе LaScO3 / В.П. Горелов, А.Ю. Строева // Электрохимия, 2012. Т. 48. № 10. C. 1044–1056.Горелов В.П. Протонные твердые электролиты на основе LaScO3 / В.П. Горелов, А.Ю. Строева // Электрохимия, 2012. Т. 48. № 10. C. 1044–1056.Hatchwell C. The role of dopant concentration, A-site deficiency and processing on the electrical properties of strontium- and titanium-doped lanthanum scandate / C. Hatchwell, N. Bonanos, M. Mogensen // Solid State Ionics. 2004. V. 167. P. 349–354.Hatchwell C. The role of dopant concentration, A-site deficiency and processing on the electrical properties of strontium- and titanium-doped lanthanum scandate / C. Hatchwell, N. Bonanos, M. Mogensen // Solid State Ionics. 2004. V. 167. P. 349–354.Строева А.Ю. Влияние дефектности подрешетки скандия на ионный и дырочный перенос в протонпроводящих оксидах на основе LaScO3 / А.Ю. Строева, В.П. Горелов, А.В. Кузьмин, В.Б. Выходец, Т.Е. Куренных // Электрохимия, 2011. Т. 47. № 3. С. 1–12.Строева А.Ю. Влияние дефектности подрешетки скандия на ионный и дырочный перенос в протонпроводящих оксидах на основе LaScO3 / А.Ю. Строева, В.П. Горелов, А.В. Кузьмин, В.Б. Выходец, Т.Е. Куренных // Электрохимия, 2011. Т. 47. № 3. С. 1–12.Shima D. The influence of cation non-stoichiometry on the properties of undoped and gadolinia-doped barium cerate / D. Shima, S.M. Haile // Solid State Ionics. – 1997. – V. 97. – P. 443–455.Shima D. The influence of cation non-stoichiometry on the properties of undoped and gadolinia-doped barium cerate / D. Shima, S.M. Haile // Solid State Ionics. – 1997. – V. 97. – P. 443–455.Kuzmin A.V. Synthesis and characterization of dense proton-conducting La1−xSrxScО3-α ceramics / A.V. Kuzmin, A.Y. Stroeva, V.P. Gorelov, Y.V. Novikova, A.S. Lesnichyova, A.S. Farlenkov, A.V. Khodimchuk. // Int. J. Hydr. Energy. – 2019. – V. 44. – P. 1130–1138 [CrossRef].Kuzmin A.V. Synthesis and characterization of dense proton-conducting La1−xSrxScО3-α ceramics / A.V. Kuzmin, A.Y. Stroeva, V.P. Gorelov, Y.V. Novikova, A.S. Lesnichyova, A.S. Farlenkov, A.V. Khodimchuk. // Int. J. Hydr. Energy. – 2019. – V. 44. – P. 1130–1138 [CrossRef].Горелов В. П. Протонные твердые электролиты на основе LаScO3 / В.П. Горелов, А.Ю. Строева. // Электрохимия. – 2012. – Т. 48. № 10. С. 1044–1056/Горелов В. П. Протонные твердые электролиты на основе LаScO3 / В.П. Горелов, А.Ю. Строева. // Электрохимия. – 2012. – Т. 48. № 10. С. 1044–1056/Aksenova T.I. Thermodesorption study of barium and strontium cerates / T.I. Aksenova, I.V. Khromushin, Zh.R. Zhotabaev, K.D. Bukenov, A.K Berdauletov, Z.V Medvedeva. // Solid State Ionics. – 2003. – V. 162–163. – P. 31–36.Aksenova T.I. Thermodesorption study of barium and strontium cerates / T.I. Aksenova, I.V. Khromushin, Zh.R. Zhotabaev, K.D. Bukenov, A.K Berdauletov, Z.V Medvedeva. // Solid State Ionics. – 2003. – V. 162–163. – P. 31–36.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.