Высокотемпературная кислородная нестехиометрия и электропроводность слоистых никелатов Ln2 – xSrxNiO4 – δ (Ln – La, Pr, Nd; x =1,0 –1,6)

Abstract

Высокотемпературная кислородная нестехиометрия и электропроводность никелатов Ln 2 – xSrxNiO4 – δ (Ln – La, Pr, Nd; х =1,0 –1,6) были исследованы в целях потенциального применения данных материалов в качестве катодов твердооксидных топливных элементов. Установлено, что при атмосферном давлении кислорода все изученные никелаты сохраняют тетрагональную структуру типа K 2 NiF4 до 1000 °С минимум и являются дефицитными по кислороду при температурах выше 500 °С. Кислородная нестехиометрия увеличивается с ростом температуры и повышением концентрации стронция в ряду Ln 2 – xSrxNiO4 – δ. В окислительных условиях при температурах 500 –1000 °С данные никелаты обладают металлической проводимостью p-типа. Наибольшая электропроводность наблюдалась для составов с содержанием стронция х = 1,2 для каждой из систем (260 – 400 См ⋅ см–1 в зависимости от редкоземельного элемента). Неодимсодержащие никелаты характеризуются наиболее высокой концентрацией кислородных вакансий во всем исследованном интервале составов. = High-temperature oxygen nonstoichiometry and electrical conductivity of Ln 2 – xSrxNiO4 – δ (Ln – La, Pr, Nd; х = 1.0 –1.6) nickelates were evaluated for potential application as oxygen electrodes of solid oxide fuel cells. In air, all studied nickelates were found to maintain tetragonal K 2 NiF4-type structure up to 1000 °С and to demonstrate oxygen deficiency above 500 °С. Oxygen nonstoichiometry increases with temperature and with strontium content in A sublattice. Ln 2 – xSrxNiO4 – δ nickelates possess p-type metallic-like electrical conductivity under oxidizing atmosphere at 500 –1000 °С. In each series, the highest conductivity (260 – 400 S ⋅ cm–1, depending on rare-earth element) was observed for the composition with x = 1.2. Neodymium-containing nickelates demonstrate highest concentration of oxygen vacancies in the studied composition range.