The Influence Of The Way Of Alumina Addition On Properties Improvement Of 3YSZ Material

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) is the best known ceramic-oxide material employed as a component of either solid electrolyte or anode cermet material for intermediate solid oxide fuel cell (IT - SOFC). The properties of traditionally produced (by mechanical mixing of oxides) Al₂O₃/3YSZ composite with the same composition materials obtained by citrate and impregnation methods and with properties of pure tetragonal zirconia (3YSZ) were compared. The materials were characterised by X-ray diffraction, SEM observations with EDX analysis, density and impedance spectroscopy measurements. The results shown that Al₂O₃/3YSZ composites reveals higher conductivity than pure 3YSZ and that addition of alumina (regardless of methods) improve electric properties of resulting materials. Taking into account application of this materials as anode in IT-SOFC the determined values of energy activation of conductivity and microstructural properties of composites show that materials obtained by citric method are the most promising.

Tlenek cyrkonu (IV) stabilizowany itrem (YSZ) jest jednym z najlepiej poznanych tlenkowych materiałów ceramicznych stosowanych jako składnik zarówno elektrolitów stałych jaki i materiałów anodowych dla stałotlenkowych ogniw paliwowych (SOFC). W pracy zostały porównane właściwości tradycyjnie produkowanego (poprzez mechaniczne mieszanie tlenków) kompozytu Al₂O₃/3YSZ z właściwościami analogicznych materiałów wytworzonych metodą cytrynianową oraz impregnacji oraz z właściwościami czystego 3YSZ. Otrzymane materiały badano metodami dyfrakcji rentgenowskiej, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) z jednoczesną analizą EDX, spektroskopii impedancyjnej oraz wykonano analizę gęstości próbek. Wyniki badań pokazały iż niezależnie od sposobu wprowadzenia Al₂O₃ do układu, kompozyty Al₂O₃/3YSZ wykazują wyższe przewodnictwo niż czysty 3YSZ. Ponadto stwierdzono, biorąc pod uwagę możliwość zastosowania badanych materiałów jako materiał anodowy w IT-SOFC, iż najbardziej obiecujące właściwości mikrostrukturalne oraz elektryczne posiadają materiały kompozytowe otrzymane metodą cytrynianową.