Publication detail

Towards sustainable electrochemistry: green synthesis and sintering aid modulations in the development of BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) IT-SOFC electrolytes

Year: 2023

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Frontiers in chemistry

Page from-to: 1322475

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Směrem k udržitelné elektrochemii: zelená syntéza a modulace pomocí sintrování při vývoji elektrolytů BaZr0.87Y0.1 M0.03 O3−δ (M = Mn, Co a Fe) pro IT-SOFC.	V této studii byly perovskitové elektrolyty BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ se sintrovacími řídavky (M = Mn, Co a Fe) syntetizovány udržitelným přístupem pomocí prášku ze špenátu jako chelační látky a následně porovnány s chemicky syntetizovanými elektrolyty BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co a Fe) pro SOFC při střední teplotě. Jedná se o první příklad takové udržitelné syntézy perovskitových materiálů s sintrovacími přídavky. Strukturní analýza ukázala přítomnost kubické perovskitové struktury v vzorcích BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co a Fe), které byly syntetizovány jak zelenými, tak konvenčními chemickými metodami. Ve vzorcích syntetizovaných udržitelným přístupem nebyly pozorovány žádné významné sekundární fáze. Pozorované jevy posunu roviny byly způsobeny rozdíly mezi iontovými poloměry dopantů, nečistot a hostitelských materiálů. Analýza morfologie povrchu odhalila hustší mikrostrukturu elektrolytů syntetizovaných zelenými cestami kvůli kovovým nečistotám v organické chelační látce. Absence významných nečistot byla pozorována také analýzou složení, zatímco funkční skupiny byly identifikovány pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací. Měření vodivosti ukázala, že elektrolyty BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co a Fe) syntetizované kyselinou šťavelovou mají vyšší vodivosti ve srovnání s elektrolyty BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co a Fe) syntetizovanými zeleným přístupem. Tlačítkové články využívající elektrolyty BaZr0.87Y0.1Co0.03O3−δ syntetizované chemickými a zelenými cestami dosáhly vrcholových výkonových hustot 344 a 271 mW·cm−2, což naznačuje, že nová zelená cesta může být použita s minimálním dopadem na životní prostředí.	perovskit; zelená syntéza; SOFC; protonový vodič; zirkoničitan barnatý; elektrochemické vlastnosti
eng	Towards sustainable electrochemistry: green synthesis and sintering aid modulations in the development of BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) IT-SOFC electrolytes	In this study, BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ perovskite electrolytes with sintering aids (M = Mn, Co, and Fe) were synthesized by a sustainable approach using spinach powder as a chelating agent and then compared with chemically synthesized BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) electrolytes for intermediate temperature SOFCs. This is the first example of such a sustainable synthesis of perovskite materials with sintering aids. Structural analysis revealed the presence of a cubic perovskite structure in BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) samples synthesized by both green and conventional chemical methods. No significant secondary phases were observed in the samples synthesized by a sustainable approach. The observed phenomena of plane shift were because of the disparities between ionic radii of the dopants, impurities, and host materials. The surface morphology analysis revealed a denser microstructure for the electrolytes synthesized via green routes due to metallic impurities in the organic chelating agent. The absence of significant impurities was also observed by compositional analysis, while functional groups were identified through Fourier-transform infrared spectroscopy. Conductivity measurements showed that BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) electrolytes synthesized by oxalic acid have higher conductivities compared to BaZr0.87Y0.1M0.03O3−δ (M = Mn, Co, and Fe) electrolytes synthesized by the green approach. The button cells employing BaZr0.87Y0.1Co0.03O3−δ electrolytes synthesized by the chemical and green routes achieved peak power densities 344 and 271 mW·cm−2 respectively, suggesting that the novel green route can be applied to synthesize SOFC perovskite materials with minimal environmental impact and without significantly compromising cell performance.	perovskite; green synthesis; SOFC; proton conductor; barium zirconate; electrochemical performance

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links