Elettrolita - uniroma2.it · elettrochimica 1. Misure potenziostatiche 2. Spettroscopia...
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Electrolyte - A substance that conducts electricity through the movement of ions.
Most electrolytes are solutions or molten salts, but some electrolytes are solids and some of those are crystalline solids. Different names are given to such materials:
–Solid Electrolyte–Fast Ion Conductor–Superionic Conductor
Over the next two lectures we will be looking at materials which behave as solid electrolytes, their properties and applications.
Conduttori Ionici
Electronic conductor (catalyst) + ionic conductor
• Higher specific surface area: O (ads) ⇑
• Composite electrodes: 3PB ⇑, 2PB⇑
• Effect of interfacial reaction on the electrical properties: additional resistive element at the 2PB
Techniche di deposizione di strati ceramici
•Conventional Spray
•Spray pyrolysis
•Electrophoretic deposition (EPD)
•Casting
•Plasma assisted methods
•Laser ablation methods
•Sputtering
Etc.
Film Spessi
Film Sottili
Potenziostatica
Misura elettrica a corrente diretta (dc):
potenziali costanti sono applicati all’intero sistema(anodo+elettrolita+catodo) per misurarne le correntirisultanti dai processi elettrochimici ed dalle caduteohmiche complessive.
Polarizzazione degli elettrodi (anodo+catodo)Resistenza ohmica totale (elettrolita+interfacce+elettrodi)
Performace complessiva della cella
Spettroscopia d’impedenza
Misura elettrica a corrente alternata (ac):
Applicando una tensione costante permette oscillantea diverse frequenza permette di separare il contributodegli elettrodi (elettrochimici) da quelli ohmici.
L’uso di un ampio spettro di frequenze 107-10-2 Hz, permettedi individuare i processi in base ai loro tempi caratteristici
Polarizzazione degli elettrodi (anodo+catodo)Resistenza ohmica (elettrolita da interfacce ed elettrodi)
Pb2Ru2O6.5 electrodesdeposited onto ESB
sintered:@ 875 °C 30
min
Symmetric cell at high T:650 °C - 780 °CAir
Electrodes polaritazion:• Diffusion limited
processes (low T)• Co-limited
adsorption/gas diffusion processes (High T)
10 15 20 250
2
4
6
8
10
10 kHz10 kHz 10 kHz
1 Hz
650 °C 600 °C 550 °C
1 Hz10 Hz10 Hz
0.1 Hz
0.1 Hz
10 Hz1 Hz 0.1 Hz
-ImZ,
Ω
ReZ, Ω
4 5 6 7 80
1
2
1 kHz1 kHz1 kHz
100 Hz
1 Hz
780 °C 750 °C 700 °C
1 Hz10 Hz10 Hz
0.1 Hz 0.1 Hz10 Hz 1 Hz 0.1 Hz
-ImZ,
Ω
ReZ, Ω
12 14 16 18 20 220
1
2
3
4
5
1 kHz
1 Hz
700 °C 750 °C
100 Hz10 Hz
10 Hz
0.1 Hz
0.1 Hz
100 Hz1 Hz
1 kHz
-Im
Z, Ω
ReZ, Ω
• Pb2Ru2O6.5 - ESB /ESB/ Pb2Ru2O6.5 - ESB polarization at 700 °C and 750 °C in air;
Electrodes sintering temperature 800 °C for 180 °C
• ASR = Rchem·Aelectrode
Rchem
ASR related to the symmetric cells polarization (Rchem) in air;
ASRPyro800(750 °C) = 0.41 Ω cm2 , ASRcompo800(750 °C) = 1.77 Ω cm2
Different activation energies in relation to the electrodes sintering temperatures
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
1.03+/-0.09 eV1.18+/-0.02 eV
0.55+/-0.06 eV0.56+/-0.09 eV
0.42+/-0.03 eV
Pyro 875 °C Pyro 800 °C Pyro 700 °C Compo 800 °C Compo 700° C
Log(
AS
R),
Ωcm
2
1000/T, K-1
0.9 1.2 1.5-2
0
2
4 LSCF3020 LSCF3015 LSCF3005 LSCF3000
log(
ASR
), Ω
cm
2
1000/T, K-1
Effect of Fe doping on the ASR
ASR increases slightlywith Fe doping