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Erschienen in: Journal of Electroceramics 3-4/2007

01.08.2007

Oxygen permeability, stability and electrochemical behavior of \( \Pr _{2} {\text{NiO}}_{{4 + \delta }} \)-based materials

verfasst von: A. V. Kovalevsky, V. V. Kharton, A. A. Yaremchenko, Y. V. Pivak, E. V. Tsipis, S. O. Yakovlev, A. A. Markov, E. N. Naumovich, J. R. Frade

Erschienen in: Journal of Electroceramics | Ausgabe 3-4/2007

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Abstract

The high-temperature electronic and ionic transport properties, thermal expansion and stability of dense \( \Pr _{2} {\text{NiO}}_{{4 + \delta }} ,\Pr _{2} {\text{Ni}}_{{0.9}} {\text{Fe}}_{{0.1}} {\text{O}}_{{4 + \delta }} \) and \( \Pr _{2} {\text{Ni}}_{{0.8}} {\text{Cu}}_{{0.2}} {\text{O}}_{{4 + \delta }} \) ceramics have been appraised in comparison with K2NiF4-type lanthanum nickelate. Under oxidizing conditions, the extensive oxygen uptake at temperatures below 1073–1223 K leads to reversible decomposition of Pr2NiO4-based solid solutions into Ruddlesden–Popper type Pr4Ni3O10 and praseodymium oxide phases. The substitution of nickel with copper decreases the oxygen content and phase transition temperature, whilst the incorporation of iron cations has opposite effects. Both types of doping tend to decrease stability in reducing atmospheres as estimated from the oxygen partial pressure dependencies of total conductivity and Seebeck coefficient. The steady-state oxygen permeability of \( \Pr _{2} {\text{NiO}}_{{4 + \delta }} \) ceramics at 1173–1223 K, limited by both surface-exchange kinetics and bulk ionic conduction, is similar to that of \( {\text{La}}_{2} {\text{NiO}}_{{4 + \delta }} \). The phase transformation on cooling results in considerably higher electronic conductivity and oxygen permeation, but is associated also with significant volume changes revealed by dilatometry. At 973–1073 K, porous \( \Pr _{2} {\text{Ni}}_{{0.8}} {\text{Cu}}_{{0.2}} {\text{O}}_{{4 + \delta }} \) electrodes deposited onto lanthanum gallate-based solid electrolyte exhibit lower anodic overpotentials compared to \( {\text{La}}_{2} {\text{Ni}}_{{0.8}} {\text{Cu}}_{{0.2}} {\text{O}}_{{4 + \delta }} \), whilst cathodic reduction decreases their performance.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat B.Vigeland, R.Glenne, T.Breivik, S.Julsrud, Int. Patent Application PCT WO 99/59702 (1999) B.Vigeland, R.Glenne, T.Breivik, S.Julsrud, Int. Patent Application PCT WO 99/59702 (1999)
2.
3.
Zurück zum Zitat V.V.Kharton, A.P.Viskup, A.V.Kovalevsky, E.N.Naumovich, Solid State Ionics 143, 337 (2001)CrossRef V.V.Kharton, A.P.Viskup, A.V.Kovalevsky, E.N.Naumovich, Solid State Ionics 143, 337 (2001)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat E. Boehm, J.M. Bassat, M.C. Steil, P. Dordor, F. Mauvy, J.C. Grenier, Solid State Sci. 5, 973 (2003)CrossRef E. Boehm, J.M. Bassat, M.C. Steil, P. Dordor, F. Mauvy, J.C. Grenier, Solid State Sci. 5, 973 (2003)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat E. Boehm, J.-M. Bassat, P. Dordor, F. Mauvy, J.-C. Grenier, Ph. Stevens, Solid State Ionics 176, 2717 (2005)CrossRef E. Boehm, J.-M. Bassat, P. Dordor, F. Mauvy, J.-C. Grenier, Ph. Stevens, Solid State Ionics 176, 2717 (2005)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat V.V. Vashook, I.I. Yushkevich, L.V. Kokhanovsky, L.V. Makhnach, S.P. Tolochko, I.F. Kononyuk, H. Ullmann, H. Altenburg, Solid State Ionics 119, 23 (1999)CrossRef V.V. Vashook, I.I. Yushkevich, L.V. Kokhanovsky, L.V. Makhnach, S.P. Tolochko, I.F. Kononyuk, H. Ullmann, H. Altenburg, Solid State Ionics 119, 23 (1999)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat P. Odier, Ch. Allançon, J.M. Bassat, J. Solid State Chem. 153, 381 (2000)CrossRef P. Odier, Ch. Allançon, J.M. Bassat, J. Solid State Chem. 153, 381 (2000)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat D.C. Zhu, X.Y. Xu, S.J. Feng, W. Liu, C.S. Chen, Catal. Today 82, 151 (2003)CrossRef D.C. Zhu, X.Y. Xu, S.J. Feng, W. Liu, C.S. Chen, Catal. Today 82, 151 (2003)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat S. Miyoshi, T. Furuno, H. Matsumoto, T. Ishihara, Solid State Ion. 177, 2269 (2006)CrossRef S. Miyoshi, T. Furuno, H. Matsumoto, T. Ishihara, Solid State Ion. 177, 2269 (2006)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat V.V. Kharton, E.V. Tsipis, A.A. Yaremchenko, J.R. Frade, Solid State Ion. 166, 327 (2004)CrossRef V.V. Kharton, E.V. Tsipis, A.A. Yaremchenko, J.R. Frade, Solid State Ion. 166, 327 (2004)CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat A.A. Yaremchenko, A.A. Valente, V.V. Kharton, E.V. Tsipis, J.R. Frade, E.N. Naumovich, J. Rocha, F.M.B. Marques, Catal. Letters 91, 169 (2003)CrossRef A.A. Yaremchenko, A.A. Valente, V.V. Kharton, E.V. Tsipis, J.R. Frade, E.N. Naumovich, J. Rocha, F.M.B. Marques, Catal. Letters 91, 169 (2003)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat C. Allançon, A. Gonthier-Vassal, J.M. Bassat, J.P. Loup, P. Odier, Solid State Ion. 74, 239 (1994)CrossRef C. Allançon, A. Gonthier-Vassal, J.M. Bassat, J.P. Loup, P. Odier, Solid State Ion. 74, 239 (1994)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat L.A. Chick, L.R. Pederson, G.D. Maupin, J.L. Bates, L.E. Thomas, G.L. Exarhos, Mater. Lett. 10, 6 (1990)CrossRef L.A. Chick, L.R. Pederson, G.D. Maupin, J.L. Bates, L.E. Thomas, G.L. Exarhos, Mater. Lett. 10, 6 (1990)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat E.N. Naumovich, M.V. Patrakeev, V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, D.I. Logvinovich, F.M.B. Marques, Solid State Sci. 7, 1353 (2005)CrossRef E.N. Naumovich, M.V. Patrakeev, V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, D.I. Logvinovich, F.M.B. Marques, Solid State Sci. 7, 1353 (2005)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat I.A. Leonidov, V.L. Kozhevnikov, E.B. Mitberg, M.V. Patrakeev, V.V. Kharton, F.M.B. Marques, J. Mater. Chem. 11, 1201 (2001)CrossRef I.A. Leonidov, V.L. Kozhevnikov, E.B. Mitberg, M.V. Patrakeev, V.V. Kharton, F.M.B. Marques, J. Mater. Chem. 11, 1201 (2001)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat V.V. Kharton, V.N. Tikhonovich, Li Shuangbao, E.N. Naumovich, A.V. Kovalevsky, A.P. Viskup, I.A. Bashmakov, A.A. Yaremchenko, J. Electrochem. Soc. 145, 1363 (1998)CrossRef V.V. Kharton, V.N. Tikhonovich, Li Shuangbao, E.N. Naumovich, A.V. Kovalevsky, A.P. Viskup, I.A. Bashmakov, A.A. Yaremchenko, J. Electrochem. Soc. 145, 1363 (1998)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat E.V. Tsipis, V.V. Kharton, I.A. Bashmakov, E.N. Naumovich, J.R. Frade, J. Solid State Electrochem. 8, 674 (2004)CrossRef E.V. Tsipis, V.V. Kharton, I.A. Bashmakov, E.N. Naumovich, J.R. Frade, J. Solid State Electrochem. 8, 674 (2004)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat J. Rodríguez-Carvajal, M.T. Fernández-Díaz, J.L. Martínez, J. Phys.: Condens. Matter 3, 3215(1991)CrossRef J. Rodríguez-Carvajal, M.T. Fernández-Díaz, J.L. Martínez, J. Phys.: Condens. Matter 3, 3215(1991)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D.J. Buttrey, J.D. Sullivan, G. Shirane, K. Yamada, Phys. Rev. B 42, 3944 (1990)CrossRef D.J. Buttrey, J.D. Sullivan, G. Shirane, K. Yamada, Phys. Rev. B 42, 3944 (1990)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Medarde, A. Fontaine, J.L. Garcia-Munoz, J. Rodriguez-Carvajal, M. de Santis, M. Sacchi, G. Rossi, P. Lacorre, Phys. Rev. B 46, 14975 (1992)CrossRef M. Medarde, A. Fontaine, J.L. Garcia-Munoz, J. Rodriguez-Carvajal, M. de Santis, M. Sacchi, G. Rossi, P. Lacorre, Phys. Rev. B 46, 14975 (1992)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat C. Allançon, P. Odier, J.M. Bassat, J.P. Loup, J. Solid State Chem. 131, 167 (1997)CrossRef C. Allançon, P. Odier, J.M. Bassat, J.P. Loup, J. Solid State Chem. 131, 167 (1997)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J.M. Bassat, C. Allançon, P. Odier, J.P. Loup, M. Deus Carvalho, A. Wattiaux, Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 35, 173 (1998)CrossRef J.M. Bassat, C. Allançon, P. Odier, J.P. Loup, M. Deus Carvalho, A. Wattiaux, Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 35, 173 (1998)CrossRef
26.
27.
Zurück zum Zitat M.T. Fernández-Díaz, J.L. Martínez, J. Rodríguez-Carvajal, Solid State Ionics 63–65, 902 (1993)CrossRef M.T. Fernández-Díaz, J.L. Martínez, J. Rodríguez-Carvajal, Solid State Ionics 63–65, 902 (1993)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, E.N. Naumovich, J. Solid State Electrochem. 3, 303 (1999)CrossRef V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, E.N. Naumovich, J. Solid State Electrochem. 3, 303 (1999)CrossRef
30.
31.
Zurück zum Zitat H.H. Möbius, in Ext. Abst. 37th Meeting of International Society of Electrochemistry, Vilnius, Lithuania (1986), vol. 1, p. 136 H.H. Möbius, in Ext. Abst. 37th Meeting of International Society of Electrochemistry, Vilnius, Lithuania (1986), vol. 1, p. 136
32.
Zurück zum Zitat A. Manthiram, F. Prado, T. Armstrong, Solid State Ion. 152–153, 647 (2002)CrossRef A. Manthiram, F. Prado, T. Armstrong, Solid State Ion. 152–153, 647 (2002)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat P. Huang, A. Petric, in Ionic and Mixed Conducting Ceramics III, ed. By T.A. Ramanarayanan (The Electrochemical Society, Pennington, NJ, 1998) PV97-24, p. 396 P. Huang, A. Petric, in Ionic and Mixed Conducting Ceramics III, ed. By T.A. Ramanarayanan (The Electrochemical Society, Pennington, NJ, 1998) PV97-24, p. 396
34.
Zurück zum Zitat A.A. Yaremchenko, V.V. Kharton, E.N. Naumovich, D.I. Shestakov, V.F. Chukharev, A.V. Kovalevsky, A.L. Shaula, J.R. Frade, F.M.B. Marques, Solid State Ion. 177, 549 (2006)CrossRef A.A. Yaremchenko, V.V. Kharton, E.N. Naumovich, D.I. Shestakov, V.F. Chukharev, A.V. Kovalevsky, A.L. Shaula, J.R. Frade, F.M.B. Marques, Solid State Ion. 177, 549 (2006)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, A.P. Viskup, M.V. Patrakeev, I.A. Leonidov, V.L. Kozhevnikov, F.M. Figueiredo, A.L. Shaulo, E.N. Naumovich, F.M.B. Marques, J. Electrochem. Soc. 149, E125 (2002)CrossRef V.V. Kharton, A.A. Yaremchenko, A.P. Viskup, M.V. Patrakeev, I.A. Leonidov, V.L. Kozhevnikov, F.M. Figueiredo, A.L. Shaulo, E.N. Naumovich, F.M.B. Marques, J. Electrochem. Soc. 149, E125 (2002)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat V.V. Kharton, E.V. Tsipis, I.P. Marozau, A.A. Yaremchenko, A.A. Valente, A.P. Viskup, J.R. Frade, E.N. Naumovich, J. Rocha, J. Solid State Electrochem. 9, 10 (2005)CrossRef V.V. Kharton, E.V. Tsipis, I.P. Marozau, A.A. Yaremchenko, A.A. Valente, A.P. Viskup, J.R. Frade, E.N. Naumovich, J. Rocha, J. Solid State Electrochem. 9, 10 (2005)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat K. Sasaki, J.-P. Wurth, R. Gschwend, M. Gödickemeier, L.J. Gauckler, J. Electrochem. Soc. 143, 530 (1996)CrossRef K. Sasaki, J.-P. Wurth, R. Gschwend, M. Gödickemeier, L.J. Gauckler, J. Electrochem. Soc. 143, 530 (1996)CrossRef
Metadaten
Titel
Oxygen permeability, stability and electrochemical behavior of -based materials
verfasst von
A. V. Kovalevsky
V. V. Kharton
A. A. Yaremchenko
Y. V. Pivak
E. V. Tsipis
S. O. Yakovlev
A. A. Markov
E. N. Naumovich
J. R. Frade
Publikationsdatum
01.08.2007
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electroceramics / Ausgabe 3-4/2007
Print ISSN: 1385-3449
Elektronische ISSN: 1573-8663
DOI
https://doi.org/10.1007/s10832-007-9024-7

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