مقایسه خصوصیات مکانیکی، الکتریکی و پایداری شیمیایی الکترولیت های کامپوزیتی هادی پروتون (BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3-δ (BCZY7)-(Li/Na)2CO3 ) تولید شده به روش های مخلوط سازی مکانیکی و غوطه وری در مذاب

در تحقیق حاضر، اثر روش ساخت بر استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی الکترولیت کامپوزیتیBaCe0.7Zr0.1Y0.2O3-δ (BCZY7)-(Li/Na)2CO3 با قابلیت هدایت یون پروتون مورد بررسی قرار گرفته است. الکترولیت کامپوزیتی فوق الذکر به روش مخلوط سازی پودرهای کربنات و ترکیب BCZY7 حاصل از واکنش در حالت جامد و سپس انجام عملیات شکل دهی– تف جوشی و همچنین به روش غوطه وری قطعه متخلخل BCZY7 در مذاب فاز کربنات، تهیه و خصوصیات مکانیکی، الکتریکی و پایداری شیمیایی آن ها مورد مطالعه قرار گرفت. در این رابطه، به منظور تولید قرص های BCZY7 متخلخل جهت استفاده در روش غوطه وری، از پودر نشاسته برای تولید حفرات استفاده شد. برخی از تکنیک های استفاده شده در این تحقیق جهت آنالیز ترکیبات سنتز شده و الکترولیت های تولیدی شامل مواردی چون XRD و SEM می باشد. استحکام مکانیکی قطعات تولیدی از الکترولیت های کامپوزیتی با استفاده از روش رینگ بر روی رینگ و اندازه گیری هدایت الکتریکی با استفاده از روش آنالیز امپدانس بصورت تابعی از دما، انجام شد. نتایج حاصل از این آزمایش ها نشان دادند که علیرغم توزیع یکنواخت تر فاز کربنات در بین ذرات BCZY7 در الکترولیت کامپوزیتی ساخته شده به روش مخلوط سازی مکانیکی، استحکام آن ها نسبت به نمونه های تولید شده به روش غوطه وری کمتر است. دلیل این مسئله می تواند ناشی از دمای پخت نسبتا پایین این نمونه ها و در نتیجه عدم ایجاد اتصال مستحکم بین ذرات دیر گداز BCZY7 باشد. با این وجود، توزیع یکنواخت فاز کربنات در بین ذرات سرامیکی BCZY7 و وجود تخلخل های کمتر در الکترولیت ساخته شده به روش مخلوط سازی مکانیکی، آن را از نظر پایداری شیمیایی در مقابل نفوذ گاز CO2 مقاوم تر ساخته است. نتایج بدست آمده از آنالیز امپدانس، نشان دادند که کامپوزیت تهیه شده به روش مخلوط سازی و تف جوشی نسبت به نمونه ی تهیه شده به روش غوطه وری در مذاب در محدوده دمایی °C700-500 دارای هدایت یونی بالاتری می باشد. هدایت یونی این کامپوزیت، حاوی 54 درصد حجمی فاز کربنات، در دمای °C700 در اتمسفر محیط معادل s.cm-1635/0 تعیین شد.