Màng CeO2-Y2O3-ZrO2 với Khả Năng Chống Ăn Mòn Với Muối Nóng Tăng Cường cho Quy Trình Điện Phân Màng Oxit Rắn (SOM)

Metallurgical and Materials Transactions B - Tập 48 - Trang 678-691 - 2016
Xingli Zou1, Xin Li1, Bin Shen1, Xionggang Lu1, Qian Xu1, Zhongfu Zhou1,2, Weizhong Ding1
1State Key Laboratory of Advanced Special Steel, Shanghai Key Laboratory of Advanced Ferrometallurgy, School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai, China
2Institute of Mathematics and Physics, Aberystwyth University, Aberystwyth, UK

Tóm tắt

Màng CeO2-Y2O3-ZrO2 sáng tạo đã được phát triển thành công và sử dụng trong quy trình điện phân màng oxit rắn (SOM) để sản xuất vật liệu kim loại xanh. Màng x mol pct ceria/(8–x) mol pct zirconia ổn định Y2O3 (xCe(8–x)YSZ, x = 0, 1, 4 hoặc 7) đã được chế tạo và nghiên cứu như các anot trơ dựa trên màng để kiểm soát quá trình điện phân SOM trong muối nóng chảy. Các đặc tính của các màng xCe(8–x)YSZ được chế tạo bao gồm khả năng chống ăn mòn trong muối nóng chảy và cơ chế suy thoái của chúng đã được nghiên cứu một cách hệ thống và so sánh. Kết quả cho thấy việc bổ sung ceria vào màng dựa trên YSZ có thể kiềm chế sự cạn kiệt yttri trong quá trình điện phân SOM, từ đó làm cho màng YSZ được tăng cường ceria có khả năng chống ăn mòn tốt hơn với muối nóng chảy. Màng zirconia ổn định ceria/yttria cũng có thể cung cấp độ dẫn ion oxy hợp lý trong suốt quá trình điện phân. Nghiên cứu thêm cho thấy màng gốm 4Ce4YSZ được sửa đổi gần đây có tiềm năng được sử dụng như một anot SOM trơ mới cho việc sản xuất dễ dàng và bền vững các vật liệu kim loại/hợp kim/vật liệu composite như Si, Ti5Si3, TiC và Ti5Si3/TiC từ các tiền chất oxit kim loại của chúng trong muối nóng chảy CaCl2.

Từ khóa

#CeO2-Y2O3-ZrO2 #màng oxit rắn #điện phân #ceria #yttria #zirconia #ăn mòn muối nóng chảy

Tài liệu tham khảo

K. Lu: Science, 2010, vol. 328, pp. 319–20. G.Z. Chen, D.J. Fray, and T.W. Farthing: Nature, 2000, vol. 407, pp. 361–64. T. Nohira, K. Yasuda, and Y. Ito: Nat. Mater., 2003, vol. 2, pp. 397–401. A.M. Abdelkader, K. Tripuraneni Kilby, A. Cox, and D.J. Fray: Chem. Rev., 2013, vol. 113, pp. 2863–86. W. Xiao and D.H. Wang: Chem. Soc. Rev., 2014, vol. 43, pp. 3215–28. X. Guan, U.B. Pal, Y. Jiang, and S. Su: J. Sustain. Metall., 2016, vol. 2, pp. 152–66. U.B. Pal, D.E. Woolley, and G.B. Kenney: JOM, 2001, vol. 53, pp. 32–35. X. Lu, X. Zou, C. Li, Q. Zhong, W. Ding, and Z. Zhou: Metall. Mater. Trans. B., 2012, vol. 43B, pp. 503–12. X. Zou, S. Gu, X. Lu, X. Xie, C. Lu, Z. Zhou, and W. Ding: Metall. Mater. Trans. B., 2015, vol. 46B, pp. 1262–74. X. Zou, S. Gu, H. Cheng, X. Lu, Z. Zhou, C. Li, and W. Ding: J. Electrochem. Soc., 2015, vol. 162, pp. D49–55. B. Mishra and D.L. Olson: J. Phys. Chem. Solids, 2005, vol. 66, pp. 396–401. X. Jin, P. Gao, D. Wang, X. Hu, and G.Z. Chen: Angew. Chem. Int. Ed., 2004, vol. 43, pp. 733–36. W. Li, X. Jin, F. Huang, and G.Z. Chen: Angew. Chem. Int. Ed., 2010, vol. 49, pp. 3203–06. Q. Xu, L. Deng, Y. Wu, and T. Ma: J. Alloys. Compd., 2005, vol. 396, pp. 288–94. Q. Song, Q. Xu, X. Kang, J. Du, and Z. Xi: J. Alloys. Compd., 2010, vol. 490, pp. 241–46. B.K. Jackson, D. Inman, M. Jackson, D. Dye, and R.J. Dashwood: J. Electrochem. Soc., 2010, vol. 157, pp. E36–43. K. Mohandas and D. Fray: Metall. Mater. Trans B., 2009, vol. 40B, pp. 685–99. D. Hu, W. Xiao, and G.Z. Chen: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 272–82. G.Z. Chen, E. Gordo, and D.J. Fray: Metall. Mater. Trans. B, 2004, vol. 35B, pp. 223–33. D.S.M. Vishnu, J. Sure, and K.S. Mohandas: Carbon, 2015, vol. 93, pp. 782–92. S. Jiao and D.J. Fray: Metall. Mater. Trans. B, 2010, vol. 41B, pp. 74–79. L. Hu, Y. Song, J. Ge, S. Jiao, and J. Cheng: J. Electrochem. Soc., 2016, vol. 163, pp. E33–38. X. Guan, S. Su, U.B. Pal, and A.C. Powell: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45B, pp. 2138–44. E. Gratz, X. Guan, J. Milshtein, U.B. Pal, and A.C. Powell: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45B, pp. 1325–36. X. Guan and U.B. Pal: Prog. Nat. Sci.: Mater. Int., 2015, vol. 25, pp. 591–94. U.B. Pal and A.C. Powell IV: JOM, 2007, vol. 59, pp. 44–49. A. Krishnan, X.G. Lu, and U.B. Pal: Metall. Mater. Trans. B, 2005, vol. 36B, pp. 463–73. C. Chen, X. Yang, J. Li, X. Lu, and S. Yang: Metall. Mater. Trans. B, 2016, vol. 47B, pp. 1727–35. X. Zou, C. Chen, X. Lu, S. Li, Q. Xu, Z. Zhou, and W. Ding: Metall. Mater. Trans. B, 2016, doi: 10.1007/s11663-016-0817-4. X. Zou, K. Zheng, X. Lu, Q. Xu, and Z. Zhou: Faraday Discuss., 2016, vol. 190, pp. 53–69. X. Zou, X. Lu, Z. Zhou, W. Xiao, Q. Zhong, C. Li, and W. Ding: J. Mater. Chem. A, 2014, vol. 2, pp. 7421–30. X. Zou, X. Lu, Z. Zhou, and C. Li: Electrochem. Commun., 2012, vol. 21, pp. 9–13. X. Zou, X. Lu, Z. Zhou, C. Li, and W. Ding: Electrochim. Acta, 2011, vol. 56, pp. 8430–37. X. Zou, X. Lu, C. Li, and Z. Zhou: Electrochim. Acta, 2010, vol. 55, pp. 5173–79. A. Martin, J.C. Poignet, J. Fouletier, M. Allibert, D. Lambertin, and G. Bourgès: J. Appl. Electrochem., 2010, vol. 40, pp. 533–42. J. Xu, B. Lo, Y. Jiang, U.B. Pal, and S. Basu: J. Eur. Ceram. Soc., 2014, vol. 34, pp. 3887–96. E.S. Gratz, J.D. Milshtein, and U.B. Pal: J. Am. Ceram. Soc., 2013, vol. 96, pp. 3279–85. A. Mukherjee, N. Campagnol, J.V. Dyck, J. Fransaer, and B. Blanpain: J. Am. Ceram. Soc., 2015, vol. 98, pp. 972–81. J. Milshtein, E. Gratz, S. Pati, A.C. Powell, and U.B. Pal: J. Min. Metall. Sect. B-Metall., 2013, vol. 49, pp. 183–90. M. Minakshi, D.R.G. Mitchell, M.L. Carter, D. Appadoo, and K. Nallathamby: Electrochim. Acta, 2009, vol. 54, pp. 3244–49. M. Minakshi, K. Nallathamby, and D.R.G. Mitchell: J. Alloys Compd., 2009, vol. 479, pp. 87–90. B. Shen, X. Zou, H. Cheng, G. Lai, and X. Lu: J. Chin. Ceram. Soc. (Chin.), 2015, vol. 43, pp. 781–87. V. Menvie Bekale, C. Legros, C. Haut, G. Sattonnay, and A.M. Huntz: Solid State Ion., 2006, vol. 177, pp. 3339–47. N. Sakai, Y.P. Xiong, K. Yamaji, H. Kishimoto, T. Horita, M.E. Brito, and H. Yokokawa: J. Alloys Compd., 2006, vol. 408–412, pp. 503–06. A.H. Heuer: J. Am. Ceram. Soc., 1987, vol. 70, pp. 689–698. K. Rajeswari, M. Buchi Suresh, U.S. Hareesh, Y. Srinivasa Rao, D. Das, and R. Johnson: Ceram. Int., 2011, vol. 37, pp. 3557–64. C.H. Lee and G.M. Choi: Solid State Ionics, 2000, vol. 135, pp. 653–661. C.C. Appel, N. Bonanos, A, Horsewell, and S. Linderoth: J. Mater. Sci., 2001, vol. 36, pp. 4493–4501. A.H. Chokshi: Scrip. Mater., 2003, vol. 48, pp. 791–96. C.L. Yeh, H.J. Wang, and W.H. Chen: J. Alloys Compd., 2008, vol. 450, pp. 200–07. R.Mitra: Metall. Mater. Trans. A, 1998, vol. 29A, pp. 1629–41. X. Liu, P.R. Coxon, M. Peters, B. Hoex, J.M. Cole, and D.J. Fray: Energy Environ. Sci., 2014, vol. 7, pp. 3223–63. M. Estruga, S.N. Girard, Q. Ding, L. Chen, X. Li, and S. Jin: Chem. Commun., 2014, vol. 50, pp. 1454–57.
Thông tin
Thông tin xuất bản

Metallurgical and Materials Transactions B

Tập 48

678-691

Thông tin tác giả