Кислородопроницаемый керамический материал

(19) ( ЦС 51)5 С 04 В 35/00 НИЯ ра и"К и повышение КТРвместимость с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(21) 4878197/33. (71) Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Бело": русского государственного университета им. В.И.Ленина72) В.В,Хартон, П.П.Жук, Е.Н.Наумо":вич, М.В.Зинкевич и А.А.Вечер(56) Заявка Японии 61-59262, кл, С 04 В 35/00, 1986.Та 1 саЬаяМ Т., 1 юаЬага Н. НЦЬгешрегайцге яо 14 е 1 ессго 1 уйе Гпе 1се 11 я. Керогаз оХ ярес 1 а 1 Ргоесг КеяеагсЬ 11 пйег Сгапг п АЫ оЕ Зс).еп-. сИс КесеагсЬ оГ Ье ИЫ 1 ягу оЕ Едцсаг 1 оп Ясепсе апй Сп 1 Ьзга, 3 арап1980, р. 727-734 (прототип) . Изобретение относится к поликрис-, таллическим оксидным керамическим материалам со смешанной проводимостью, которые могут применяться в качестве кислородных мембран и элементов электрохимических устройствс твердыми электролитами на основе оксида висмута в широком интервале температур и парциального давления кислорода.Известен состав на основе оксида висмута с добавками других оксидов, в том числе оксидов переходных металлов, с преимущественно ионной проводимостью. Материалы на основе оксида висмута, легированного оксидами тербия и празеодима, имеют более высокое значение кислородопроницаемости, однако являются дорогими и мало"(54) КИСЛОРОДОПРОНИЦАЕМЦЙ КЕРАМИКИИ МАТЕРИАЛ(57) Использование: кислорораны и элементы электрохимиустройств с твердыми электрна основе оксида висмута, Сизобретения: кислородсодержмический материал содержйт,оксид висмута 85-95, оксид5-15. КоэфФициент термическрения (300-1050 К) 15,18-16кислородопроницаемость при.(4,3-4,5) 10 моль/с см. 1 дные м ческих олитам ущност ащий к мол. ь кобаль ого ра ,1110 1040 К табл. доступными из"за высокой стоимост оксидов РЗЭ.Наиболее близким по технической ,сущности и достигаемому результату является кислородопроницаемый состав, включающий (мол.Ф); оксид висмута, оксид кобальта - 50.Обладая высокими значениями кислородопроницаемости при 950-1050 К, керамика такого состава имеет коэффициент термического расширения (КТР) 11,2 1 ОК , что не позволяет использовать ее с наиболее перспек:тивными кислородионпроводящими твердыми электролитами на основе оксида висмута.Цель изобретения "обеспечивающее его соФормула изобретенияКислородопроницаемый керамический материал, содержащий оксиды вис"мута и кобальта, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения коэФфицивнта термического расширения,и сохранения высокой кислородопроницаемости при использовании в качестве кислородных мембран и элементов З 5 электрохимических устройств с тверды"ми электролитами на основе оксидависмута при 950-1050 К, он содержиткомпоненты в следующем соотношении, 40мол.4; оксид висмута 85"95; оксидкобальта 5"15Зависимость коэфФициента термического расширения(КТР) и кислородопроницаемости от состава КТР О( О к Состав, МОЛ.З Кислородо- проницаемость, 10г мол/с см 1040 К Юи/и ВО,СоО ,5 300-1050 К Прототип 50 5085 15 4,4104 410 ф 4,5 10 4 310 11,23 15,18 15,59 16,11 2 90 10 3176твердыми электролитами на основе оксида висмута, и сохранение высокойкислородопроницаемости при использовании в качестве мембран и элементов электрохимических устройств ствердыми электролитами на основе ок"сида висмута при температурах 9501050 К.Поставленная цель достигается тем,что кислородопроницаемый материалвключает оксид висмута и оксид кобальта (Ш) в следующем соотношении(мол.Ф): оксид висмута - 85-95, оксид кобальта - 15-5.Для получения указанных выше кислородопроницаемых керамических материалов проводился твердоФазный синтез из оксидов, взятых в указанномотношении, на воздухе при температуре870+20 К в .течение 30 ч.Полученные порошки керамическихматериалов прессовались в виде табле"ток под давлением 600 ИПа и спекались при температуре 920 ф 20 К в тече.ние 6-20 ч до получения плотной ке"рамики с закрытой пористостью. КоэФфициент термического расширения(КТР) образцов рассчитывался с применением методов линейного регресси",онного анализа по данным температурной зависимости относительного удлинения в интервале температур 300"1050 К. Кислородопроницаемость образцов рассчитывалась по данным измерения удельной электропроводностии чисел переноса в интервале рабочихтемператур 950-1050 К,П р и м е р 1. По данным измере"ний термического расширения, удель"ной электропроводности и чисел пере 34214носа были рассчитаны КТР и кислородопроницаемость образца состава 50 мол.ФВ 1 Ои 50 мол.З СОО,(прототипа).П р и м е р 2. Керамические материалы состава (80 мол. ВдО, у +20мол,Ж СоО,), (85 мол.Ж В 1 О,+15 мол.Ж СЬО), (90 мол.Ж ВО,+10 мол.4 сОО,), (95 мол.Ж В 1 О+ 10 5 мОле 4 СОО(,)(97 мол, Ж В 10+3 мол. Ж СОО,) получены и испытаны,как в примере 1.Результаты приведены,в таблице. Как следует из данных таблицы,уменьшение добавки оксида кобальта коксиду висмута до 5-15 мол.Ф приво"дит к приближению КТР керамическихсоставов к величине 15,5"16,5 10 К 20 характерной для твердых электролитов на основе оксида висмута, чтопозволяет совмещать полученные кера"мические материалы с твердыми элек"тролитами на основе В 1 гОз при высо" 25 ком значении кислородопроницаемости.