Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Høy temperatur Fremstilling av nanostrukturert yttriumoksidstabilisert-zirkonia (YSZ) Stillas etter Published: April 16, 2017 doi: 10.3791/55500

Summary

En protokoll for fremstilling av porøse, nanostrukturerte yttriumoksydstabilisert-zirkoniumdioxyd (YSZ) stillaser ved temperaturer mellom 1000 ° C og 1400 ° C er presentert.

Abstract

Vi har vist en metode for den høye temperaturen fremstilling av porøse, nanostrukturerte yttriumoksydstabilisert-zirkoniumdioxyd (YSZ 8 mol% yttriumoksid - 92 mol% zirkoniumoksyd) stillaser med avstembare spesifikke overflatearealer opp til 80 m 2 * g -1. En vandig oppløsning av et zirkoniumsalt, yttrium salt, og glukose blandes med propylenoksyd (PO) for å danne en gel. Gelen ble tørket under omgivelsesbetingelser for dannelse av en xerogel. Xerogelen blir presset til pellets og deretter sintret i en argon atmosfære. Under sintring, en YSZ-keramisk fase danner og de organiske komponentene oppløses og etterlater amorft karbon. Karbonet som dannes in situ, tjener som et templat vanskelig, bevare et høyt overflateareal YSZ nanomorphology ved sintringstemperatur. Karbon blir deretter fjernet ved oksydasjon i luft ved lav temperatur, noe som resulterer i en porøs, nanostrukturerte YSZ stillaset. Konsentrasjonen av karbon malen og den endelige stillaset overflateareal kan være systematiskly innstilt ved å variere glukosekonsentrasjonen i gelen syntese. Karbon templat-konsentrasjonen ble kvantifisert ved hjelp av termogravimetrisk analyse (TGA), det overflateareal og porestørrelsesdistribusjonen ble bestemt ved fysikalsk adsorpsjon målinger, og morfologien ble karakterisert ved bruk av scanning elektronmikroskopi (SEM). Fase renhet og krystallittstørrelse ble bestemt ved hjelp av røntgendiffraksjon (XRD). Denne fabrikasjon metode tilveiebringer en ny og fleksibel plattform for realisering av hittil ukjente stillaset flater og nanomorphologies for keramikk-baserte omforming elektrokjemisk energi, f.eks fast oksid brenselcelle (SOFC) elektroder.

Introduction

Fastoksid-brenselcelle (SOFC) har store løftet som et alternativ energiomformings teknologi for effektiv generering av ren elektrisk kraft. En betydelig fremgang har blitt gjort i forskning og utvikling av denne teknologien; Imidlertid er forbedringer i elektrode-egenskapene fremdeles nødvendig for å oppnå pålitelig kommersialisering. Elektroden omfatter ofte en porøs keramisk stillas med elektrokatalytiske partikler dekorert på stillaset overflaten. En stor mengde forskning har fokusert på å øke overflatearealet av de elektrokatalytiske partikler for å øke ytelsen, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, men det er svært lite forskning på å øke stillaset flateareal. Økning av stillaset overflatenOmrådet er utfordrende fordi de er sintret ved høy temperatur, 1100 ° C til 1500 ° C.

Stillasene som behandles av tradisjonelle sintring har vanligvis et spesifikt overflateareal på 0,1-1 m 2 * g -1. 8, 9, 10, 11 Det finnes noen rapporter om økning av stillaset flateareal. I ett tilfelle ble overflatearealet av et tradisjonelt stillas sintret forbedret ved oppløsning og utfelling av stillaset overflaten ved hjelp av flussyre, å oppnå et spesifikt overflateareal på 2 m 2 * g -1. 12 I en annen, ble høye temperaturer unngås fullstendig ved anvendelse av pulset laser avsetning, å oppnå et spesifikt overflateareal på 20 m 2 * g -1. 13 Begrunnelsen bak utviklingen av vår teknikk var å skape en lav pris fabrikasjonprosess som gir enestående stillasoverflatearealer og bruker tradisjonelle sintringstemperaturer, slik at prosessen kan bli vedtatt lett. Med den teknikk som her er rapportert, stillasoverflateområder opp til 80 m 2 * g -1 er vist mens den ble behandlet ved tradisjonelle sintringstemperaturer. 14

Vår forskning er primært motivert av SOFC elektrode engineering, men teknikken er mer generelt gjelder for andre felt og applikasjoner. Generelt er det in situ karbon sjablonmiddel metode en fleksibel tilnærming som kan produsere nanostrukturerte, med stort overflateareal blandede metall-keramiske materialer i pulver eller porøs stillas form. Det er fleksibel ved at det blandede metall keramiske komposisjon, kan overflatearealet, porøsitet og porestørrelse alle være innstilt systematisk. Høye temperaturer er ofte nødvendig for å danne den ønskede fase i blandede metall-keramikk, og denne fremgangsmåten bevarer keramiske nanomorphology while tillater en å velge i det vesentlige en hvilken som helst prosesstemperaturen.

Denne fremgangsmåte involverer syntese av et hybrid uorganisk-organisk propylen-oksyd-baserte gel, med en brønn definere støkiometri av metallioner og forholdet mellom uorganisk og organisk innhold. Gelen ble tørket under omgivelsesbetingelser for dannelse av en xerogel. Xerogelen er sintret i en argon atmosfære ved den ønskede temperatur. Ved oppvarming dekomponerer den organiske komponenten etterlater en karbon mal in situ, noe som gjenstår for varigheten av sintring. Karbon Malen blir deretter fjernet ved lav temperatur oksidasjon i luft, noe som resulterer i et nanostrukturerte, høyt overflateareal keramikk.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Klar zerogel Pellets

  1. gel Synthesis
    1. Legg til en 25 mm magnetisk rørestav og 113 ml deionisert vann i et 500 ml begerglass. Magnetisk røre i avionisert vann ved den høyeste hastighet som ikke danner en hvirvel.
    2. Tilsett langsomt 13,05 g (0,056 mol) vannfritt zirkoniumklorid til det avioniserte vann i små trinn. Etter at alt det vannfrie zirkoniumklorid er oppløst, tilsett 53,29 g (0,296 mol) av glukose til løsningen.
    3. Etter at all glukose er oppløst i løsningen, tilsett 3,73 g (0,01 mol) av yttriumnitrat-heksahydrat til løsningen. Øker hastigheten for magnetisk omrøring til ~ 700 rpm og venter på at alle de yttriumnitrat-heksahydrat for å oppløse i oppløsning.
    4. Legg 42 ml propylenoksyd til løsningen. Fortsett omrøringen ved ~ 700 rpm for propylenoksyd for å blande seg med den vandige oppløsning. Når propylenoksyd blandes med den vandige løsning (~ 10 s), reduserer den magnetiske røring to ~ 150 rpm.
    5. Fortsett omrøringen inntil den magnetiske rørestav har sluttet å bevege seg på grunn av dannelsen av gelen. Gelen danner typisk innen 3 min.
      MERKNADER: tilsetning av vannfritt zirkoniumklorid til deionisert vann er en meget eksoterm reaksjon, og det vannfrie zirkoniumklorid vil plume hvis det tilsettes for raskt.
      Formuleringen er angitt i punkt 1.1. tilsvarer en glukose til totalt metaller (zirkonium-yttrium +) molforhold på 4,5: 1. Den representative resultater delen inneholder data for glukose til totalt metall molare forhold på 0: 1, 2,25: 1 og 4,5: 1. Mengden av glukose i formuleringen er bare begrenset av løseligheten av glukose i oppløsningen. For referanse, den maksimale oppløselighet av glukose i vann ved 20 ° C er 47,8 vekt-%. 15
  2. Aldring og Vaske Gel
    1. Tett dekke beger inneholdende gelen med Parafilm og la det alder i 24 timer, ved å la dekket beger ved romtemperatur.
    2. Fjerne dekslet fra begeret og dekanter væsken på toppen av gelen.
    3. Tilsett 300 ml absolutt etanol til begeret inneholdende gel, tett dekke begerglass med Parafilm, og la dekket beger ved romtemperatur i 24 timer.
    4. Gjenta trinn 1.2.3 to ganger til for totalt tre vaskinger etanol over en total periode på 72 timer.
  3. Tørking av Gel til en xerogel
    1. Fjerne gelen fra begeret og plassere den i en 2 liters porselen fordampningsskål (24 cm utenfor topp diameter) ved hjelp av en laboratorie-spatel.
    2. Bryte gelen til omtrent 1 cm x 1 cm store stykker med en spatel og spres ut stykkene over overflaten av den fordampingsskål.
    3. La gelen stykker tørke under omgivelsesbetingelser for en uke eller inntil gelen er tørr. Gelen er ansett tørr når den kan males til et fint pulver.
    4. Slipe alle de xerogel til et fint pulver med en morter og støter.
      MERK: Når geleen er tørr, er detbetraktet som en xerogel, fordi det ble tørket under omgivelsesbetingelser.
  4. Trykke xerogelen inn en Pellet
    1. Plasser 1 g av xerogel pulver inn i en sylindrisk pellet presse dyse med en diameter på 13 mm.
    2. Ved hjelp av en hydraulisk presse, gjelder 22 kN av kraft i 90 s for å trykke på xerogelen gelen til en pellet.
    3. Sakte slipper kraften av pressen. Sakte løse ut pellet ut av pellet die og deretter fjerne pellet nøye.

2. Sintring av xerogelen Pellet i en inert atmosfære

  1. Plasser xerogel pellet på en aluminiumoksydbærer eller yttriumoksydstabilisert zirkoniumoksyd plate og laste platen inn i sentrum av en rørovn.
  2. Strømnings argon med en hastighet på en tredjedel av volumet av arbeidsrøret per minutt. Dette tilsvarer en argon-strømningshastighet på 750 ml x min -1 for arbeids rør som brukes i dette arbeidet. Vent gassutløpet til en avtrekkshette.
  3. Strømnings argon i minst 15 min before begynner å varme rørovnen.
  4. Mens kontinuerlig strømmende argon ved en konstant hastighet, program rørovnen temperaturregulatoren til den følgende oppvarmingsplan:
    1. Hold ved romtemperatur i 15 min.
    2. Oppvarm til 850 ° C ved et rampehastighet på 5 ° C x min -1.
    3. Oppvarm til ønsket sintringstemperatur ved en hastighet på 2 ° C x min -1.
    4. Hold ved den ønskede sintringstemperatur i 2 timer.
    5. Avkjøl til 850 ° C ved en hastighet på 2 ° C x min -1.
    6. Avkjøl til romtemperatur med en rampehastighet på 5 ° C x min -1.
  5. Start programmet og dobbeltmerket at rørovnen varmes opp etter planen gitt i avsnitt 2.3.
  6. Fjern pelleten fra rørovnen etter at oppvarmingsprogrammet er fullført.

3. Bestemme Carbon Mal Konsentrasjon

  1. Skjær en ~ 50 mg stykke ut avsintret xerogel pellet med et verktøy kniv og male det til et fint pulver med en agatmorter og pistill.
  2. Sted ~ 50 mg av det fine pulveret inn i en aluminaprøvekopp for termogravimetrisk analyse.
  3. Ved hjelp av en termogravimetrisk analysator (TGA), oppvarming av prøven i en hastighet på 10 ° C x min -1 fra omgivelsestemperatur til 1200 ° C under strømmende luft over prøven med en hastighet på 100 ml x min -1.
  4. Beregn den prosentvise endringen i vekt som oppstår mellom -350 ° C og ~ 700 ° C. Denne vektprosent tilsvarer den totale innhold karbon i prøven.
    MERK: Hvis en vektøkning forekommer i den 350 ° C til 700 ° C området, har en karbidfase dannet og beregning av karboninnholdet er mer komplisert. For dette tilfellet, kan du se beregninger som er beskrevet i litteraturen. 14 Carbon elementanalyse har vært brukt for å bekrefte at karboninnholdet kan beregnes fra TGA-målinger.

4. Klar høyt overflateareal YSZ Stillas av Carbon Mal Removal

  1. Plasser det sintrede xerogel pellet i en aluminadigel.
  2. Plasser digelen i en eske ovn ved 700 ° C i 2 timer.
  3. Fjern forsiktig varme digelen fra boksen ovnen med rustfritt stål digel tang og la den avkjøles til romtemperatur i en time før fjerning av den porøse, hvite YSZ stillaset.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fase renhet ble bekreftet ved røntgendiffraksjon (XRD) som tidligere rapportert av Cottam et al. 14 YSZ stillas spesifikke overflatearealet som en funksjon av karbon-templat-konsentrasjonen er vist i figur 1. Konsentrasjonen er vist som den volumprosent av totalt faststoff i den sintrede pellet xerogel. Karbon mal-konsentrasjonen øker systematisk med økende glukosekonsentrasjon i gelpreparatet. Som vist i figur 1, øker det spesifikke overflateareal systematisk fra 10 m 2 * g -1 til 68 m 2 * g -1 ved å øke glukose: metaller molarforhold fra 0: 1 til 4,5: 1.

Karbon templat-konsentrasjonen ble kvantifisert ved hjelp av TGA (figur 2). Karbon templat-konsentrasjonen var 4 vekt% og 64 vekt% av totale faste stoffer for glucose: metallermolare forhold på 0: 1 og 4,5: 1. Et YSZ tetthet på 5,9 g * cm 3 og en karbon-tetthet på 2,15 g * cm 3 ble brukt til å konvertere mellom vektprosent og volumprosent.

Figur 3 viser scanning-elektronmikroskopi (SEM) bilder av YSZ-xerogel med og uten glukose additiv. Begge prøver ble tilsvarende sintret ved 1150 ° C i argon og brent i luft ved 700 ° C. Partiklene av YSZ xerogel med glukose additiv er flere ganger mindre enn de uten glukose additiv. Dannelsen av mindre partikler ved å tilsette glukose til gelen er i overensstemmelse med deres høye karboninnhold og overflateareal.

Figur 4 viser XRD-mønsteret for den sterkeste toppen for YSZ YSZ stillas som en funksjon av glukose: metaller molarforhold. Krystallittstørrelsen ble beregnet ved bruk av disse toppene, og Scherrer ligning.Krystallittstørrelsen redusert fra 22 nm til 12 nm i ni nm som glukose: metaller molare forholdet ble hevet fra 0: 1 til 2,25: 1 til 4,5: 1. Krystallittstørrelsen progresjon er konsistent med den observerte økningen i overflateareal med økende glukose: metaller molare forhold.

Figur 5 viser den YSZ stillaset porestørrelsesfordelingen som en funksjon av glukose: metaller molarforhold. At adsorpsjonen / desorpsjonen data ble innsamlet med en fysikalsk adsorpsjon instrument, som er begrenset til å beregne porestørrelse mellom 2 nm og 14 nm. Porestørrelsesfordelingen beregnet fra N2-adsorpsjon data er vist i figur 5a. Bare 2,25: 1 glukose: metaller molare forholdet data viser et maksimum. Siden instrumentering var begrenset til detektering av 14 nm porer, porestørrelsesfordelinger fra N2-desorpsjons-data ble også beregnet, figur 5b. Desorpsjon data tendens til å vise "kunstig4; smale porestørrelsesfordelinger og "kunstig" mindre porer 16; imidlertid tilveiebringer desorpsjon data mer innsikt i progresjonen av porestørrelsesfordelingen enn adsorpsjons- data. Forskjellene i porestørrelsesfordeling for adsorpsjon og desorpsjon av data er best i forhold til 2,25: 1 glucose: metaller Dataene i figur 5. Toppen av porestørrelsesfordelingen skifter fra 10 nm til 7 nm og fordelingen er smalere. Ekstrapolering til 4,5: 1 data, synes det rimelig å anta toppen av porestørrelse-fordeling er i det 16 til 20 nm. Totalt sett, Figur 5 viser både antallet av porer og størrelsen av porer øker med en økning i glukose: metaller molarforhold.

Figur 1
Figur 1: YSZ stillaset overflateareal som en funksjon av karbon-mal konsentrasjon og glukose: metals molart forhold. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: TGA kurver i strømmende luft for xerogeler med glukose: metall-molarforhold på 0: 1 og 4,5: 1 sintret ved 1150 ° C i argon i 2 timer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3: SEM mikrografer av YSZ stillasene for glukose: metaller molare forhold av (a) 4,5: 1, og (b) 0: 1. De xerogeler ble sintret i argon ved 1150 ° C i 2 timer og deretter oppvarmet i luft ved 700 ° C. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4: XRD av YSZ sterkeste toppen for YSZ stillas som en funksjon av glukose: metaller molarforhold. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5: YSZ stillas Dollimore-Heal porestørrelsesfordeling som en funksjon av glukose: metaller molare forhold beregnet fra (a) N-2 adsorpsjon data og (b) N-2 desorpsjons-data.d / 55500 / 55500fig5large.jpg" target = '_ blank'> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Med denne in situ karbon sjablonmiddel tilnærming, kan man skape og opprettholde nanomorphology i blandede metall-oksyder ved tradisjonelle keramiske stillaset sintringstemperaturer. De resulterende overflateområder er opptil 80 ganger høyere enn de tradisjonelt sintret stillasene og opp til 4 ganger høyere enn stillaser fabrikkert av komplekse avsetningsteknikker. 14 propylenoksyd-glukose gel-systemet er meget fleksibelt for å justere konsentrasjonen av karbon malen, slik at man til systematisk å kontrollere karbon mal konsentrasjon mellom 10 vol% karbon og praktisk talt 100 vol% karbon.

Det er tre viktige skritt til prosedyren. For det første må propylenoksyd være godt blandet med den vandige oppløsning for å danne gelen (trinn 1.1.4). Dette oppnås ved omrøring ved ~ 700 opm mens den propylenoksyd tilsettes. Dersom oppløsningen ikke blir omrørt turbulent, blir propylenoxydet danner et separat lag ovenfor the vandig løsning, og gelen vil det ikke dannes. For det annet må arbeidsrøret spyles med argon før oppvarming av rørovnen for sintring (trinn 2.2). Dette oppnås ved å føre argon i 15 min ved en hastighet på en tredjedel av volumet av arbeidsrøret per minutt. I tillegg må arbeidsrøret være lekkasjetett for å hindre luft fra å komme inn i arbeidsrøret under sintring. Oksygen fra luften vil ødelegge karbon malen ved oksydasjon av karbon til karbondioksyd. For det tredje bør sintringsrampehastigheten fra 850 ° C til sintringstemperaturen ikke overstiger 2 ° C x min -1. En raskere rampehastigheten kan føre til at stillaset til å sprekke.

Flertallet av mulige karbon mal konsentrasjoner vil resultere i en monolittisk stillaset. Selvfølgelig, er det en kritisk karbonkonsentrasjon terskel ved hvilken en monolittisk stillas ikke vil danne fordi YSZ-partiklene vil bli koblet fra hverandre. Men dette scenariet har også nytte. ett could laste en tradisjonell lavt overflateareal stillas med et høyt karbon konsentrasjon gel og utfører det samme inerte sintringsfremgangsmåten beskrevet her. Resultatet ville være YSZ-nanopartikler dekorert på stillaset overflate i et nanopartikkelkonsentrasjon som styres av glukosekonsentrasjonen i gelpreparatet.

Propylenoksyd gel synteser er blitt rapportert for et stort antall metaller i litteraturen. 17, 18, 19 I tillegg, kan propylenoksydet gel syntese romme flere metaller i det vesentlige en hvilken som helst blandet metallblanding som er ønsket. Mens motivasjonen for dette arbeidet ble drevet av fastoksid-brenselcellen elektrode behov, er den metode anvendelig for et bredt spekter av blandet metall-oksyder for et bredt spekter av applikasjoner.

Det er viktig å innse at dersom sintringstemperaturen er høy nok, metall-karbid phases vil dannes, snarere enn oksydet. Den temperatur ved hvilken dette skjer er avhengig av den spesifikke metallene man bruker. For YSZ, har vi funnet ut at en Zirkonium karbid fasen begynner å dannes rundt 1150 ° C og nesten alle av zirkonium er i form av Zirkonium karbid ved 1400 ° C. 14 For sintringstemperaturer under 1300 ° C, tilbakestilles alle av zirkonium tilbake til YSZ fase ved karbon templatfjerning ved oksydasjon. For sintring temperaturer over 1300 ° C, observerer man små mengder av et monoklint zirkonoksyd fase. Det er sannsynlig at over 1300 ° C, er noen zirkonium karbidpartikler tilstrekkelig adskilt fra yttrium, slik at oppvarming i luft til 700 ° C er ikke tilstrekkelig termisk energi for fullstendig oppløsning av zirkonium tilbake til YSZ. Vår gruppe vurderer nå alternativ sintringsmiljø for å redusere karbiddannelse og samtidig bevare karbon malen under sintring.

I sumMary, har den propylenoksyd-glukose gelsystem fremragende fleksibilitet i å spesifisere den uorganiske: organisk-forhold, type av metaller, og det blandede metallblanding for å realisere med stort overflateareal blandet-metall-oksid-nanomorphologies ved høye temperaturer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av Wake Forest Kjemisk institutt og Wake Forest Center for energi, miljø og bærekraft (CEES). Vi takker Charles Mooney og analytisk instrumentering Facility of the North Carolina State University for å få hjelp med SEM bildebehandling.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Zirconium(IV) chloride, 99.5+% Alfa Aesar 12104 Air sensitive
Yttium(III) nitrate hexadydrate, 99.9% Alfa Aesar 12898 Oxidizer
D+ Glucose Anhydrous, ≥99.5% US Biological Life Sciences G3050
(±)-Propylene Oxide, ≥99% Sigma Aldrich 110205 Extremely flammable
Ethanol 200 Proof Decon Laboratories, Inc. 2716GEA
Argon, 99.997% Airgas AR 300 Industrial grade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Badwal, S. P. S., Giddey, S. S., Munnings, C., Bhatt, A. I., Hollenkamp, A. F. Emerging electrochemical energy conversion and storage technologies. Front. Chem. 2 (79), 1-28 (2014).
  2. Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. An examination of SOFC anode functional layers based on ceria in YSZ. J. Electrochem. Soc. 154 (7), B694-B699 (2007).
  3. Smith, B. H., Gross, M. D. A highly conductive oxide anode for solid oxide fuel cells. Electrochem. Solid-State Lett. 14 (1), B1-B5 (2011).
  4. Vo, N. M., Gross, M. D. The effect of vanadium deficiency on the stability of Pd and Pt catalysts in lanthanum strontium vanadate solid oxide fuel cell anodes. J. Electrochem. Soc. 159 (5), B641-B646 (2012).
  5. Sholklapper, T. Z., Jacobson, C. P., Visco, S. J., De Jonghe, L. C. Synthesis of dispersed and contiguous nanoparticles in solid oxide fuel cell electrodes. Fuel Cells. 8 (5), 303-312 (2008).
  6. Jiang, Z., Xia, C., Chen, F. Nano-structured composite cathodes for intermediate-temperature solid oxide fuel cells via an infiltration/impregnation technique. Electrochim. Acta. 55 (11), 3595-3605 (2010).
  7. Zhan, Z., Bierschenk, D. M., Cronin, J. S., Barnett, S. A. A reduced temperature solid oxide fuel cell with nanostructured anodes. Energy Environ. Sci. 4, 3951-3954 (2011).
  8. Gross, M. D., Vohs, J. M., Gorte, R. J. Recent progress in SOFC anodes for direct utilization of hydrocarbons. J. Mater. Chem. 17, 3071-3077 (2007).
  9. Gross, M. D., Carver, K. M., Deighan, M. A., Schenkel, A., Smith, B. M., Yee, A. Z. Redox stability of SrNbxTi1-xO3-YSZ for use in SOFC anodes. J. Electrochem. Soc. 156 (4), B540-B545 (2009).
  10. Savaniu, C. D., Irvine, J. T. S. La-doped SrTiO3 as anode material for IT-SOFC. Solid State Ionics. 192 (1), 491-493 (2011).
  11. Choi, S., Shin, J., Kim, G. The electrochemical and thermodynamic characterization of PrBaCo2-xFexO5+δ (x=0,0.5,1) infiltrated into yttria-stabilized zirconia scaffold as cathodes for solid oxide fuel cells. J. Power Sources. 201, 10-17 (2012).
  12. Kungas, R., Kim, J. S., Vohs, J. M., Gorte, R. J. Restructuring porous YSZ by treatment in hydrofluoric acid for use in SOFC cathodes. J. Am. Ceram. Soc. 94 (7), 2220-2224 (2011).
  13. Jung, W., Dereux, J. O., Chueh, W. C., Hao, Y., Haile, S. M. High electrode activity of nanostructured, columnar ceria films for solid oxide fuel cells. Energy Environ. Sci. 5, 8682-8689 (2012).
  14. Cottam, M., Muhoza, S., Gross, M. D. Preserving nanomorphology in YSZ scaffolds at high temperatures via in situ carbon templating of hybrid materials. J. Amer. Ceram. Soc. 99 (8), 2625-2631 (2016).
  15. Alves, L. A., Silva, J. B. A., Giulietti, M. Solubility of D-Glucose in Water and Ethanol/Water Mixtures. J. Chem. Eng. Data. 52, 2166-2170 (2007).
  16. Thommes, M., Smarsly, B., Groenewolt, M., Ravikovitch, P. I., Neimark, A. V. Adsorption hysteresis of nitrogen and argon in pore networks and characterization of novel micro- and mesoporous silicas. Langmuir. 22, 756-764 (2006).
  17. Chervin, C. N., et al. A non-alkoxide sol-gel method for the preparation of homogeneous nanocrystalline powders of La0.85Sr0.15MnO3. Chem. Mater. 18, 1928-1937 (2006).
  18. Clapsaddle, B. J., Sprehn, D. W., Gash, A. E., Satcher, J. H. Jr, Simpson, R. L. A versatile sol-gel synthesis route to metal-silicon mixed oxide nanocomposites that contain metal oxides as a major phase. J. Non-Crystalline Solids. 350, 173-181 (2004).
  19. Gash, A. E., et al. Use of epoxides in the sol-gel synthesis of porous iron (III) oxide monoliths from Fe(III) salts. Chem. Mater. 13, 999-1007 (2001).

Tags

Engineering utgave 122 fastoksid-brenselcelle yttriumoksid stabilisert zirkoniumoksid, xerogel porøst sammensatt nanostrukturen
Høy temperatur Fremstilling av nanostrukturert yttriumoksidstabilisert-zirkonia (YSZ) Stillas etter<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon templatmateriale xerogeler
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Muhoza, S. P., Cottam, M. A., Gross, More

Muhoza, S. P., Cottam, M. A., Gross, M. D. High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels. J. Vis. Exp. (122), e55500, doi:10.3791/55500 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter