Original title: Syntéza, zpracování a vlastnosti vysokoteplotních vodičů kyslíku
Translated title: Synthesis, processing and properties of high-temperature ceramic oxygen conductors
Authors: Alemayehu, Adam
Document type: Rigorous theses
Year: 2024
Language: eng
Abstract: [eng] [cze]
Ceramic oxygen conductors are important materials used as solid electrolytes in solid oxide fuel cells and oxygen sensors. Among the many electrolyte materials, cerium dioxide is attracting a lot of attention. This is mainly due to ceria's lower operating temperature than the widely used yttria-stabilized zirconia. Moreover, the doping of cerium dioxide with other lanthanide ions is easily carried out and the final material is stable due to the similar properties of different lanthanides. The most common doping element for cerium dioxide is gadolinium. In this thesis, a study of the precipitation of cerium and gadolinium with oxalic acid was studied focusing especially on the homogeneity of the final oxalate precipitate. The thermal decomposition of the oxalates into oxides and the homogeneity of the final oxide materials were studied. Additionally, large crystals of lanthanide oxalates were obtained by homogeneous precipitation using oxamic acid. The consolidation of the prepared oxides via ultrafast high- temperature sintering was compared with the conventional furnace sintering and the effect of electric fields on grain growth of CeO2 nanocrystalls was described. Key words: ceramic materials, oxygen conductors, oxalates, cerium dioxide, sintering, field- assisted sintering Keramické kyslíkové vodiče jsou důležité materiály používané jako pevné elektrolyty v palivových článcích na bázi pevných oxidů a v kyslíkových senzorech. Mezi mnoha elektrolytickými materiály přitahuje velkou pozornost oxid ceričitý. To je způsobeno především nižší provozní teplotou oxidu ceričitého, než široce používaný oxid zirkoničitý stabilizovaný oxidem yttritým. Navíc se dopování oxidu ceričitého jinými lanthanoidovými ionty snadno provádí a konečný materiál je stabilní díky podobným vlastnostem různých lanthanoidů. Nejběžnějším prvkem pro dopování oxidu ceričitého je gadolinium. V této práci byla studována srážení ceru a gadolinia kyselinou šťavelovou se zvláštním zájmem o homogenitu výsledné sraženiny šťavelanů. Dále byl studován tepelný rozklad šťavelanů na oxidy a homogenita finálního směsi oxidů. Také byla prozkoumána srážení velkých krystalů šťavelanů lanthanoidů pomocí homogenního srážení kyselinou oxamovou. Konsolidace oxidického preparátu ultrarychlým vysokoteplotním slinováním byla porovnána s konvenčním slinováním v peci a dále pak popsány vlivy elektrického pole na růst nanokrystalů CeO2. Klíčová slova: keramické materiály, vodiče kyslíka, kyselina šťavelová, oxid ceričitý, sintrace, sintrace v poli

Institution: Charles University Faculties (theses) (web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository.
Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/188538

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-541598


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Charles University > Charles University Faculties (theses)
Academic theses (ETDs) > Rigorous theses