ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И СТАБИЛЬНОСТИ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ СО СТРУКТУРОЙ АПАТИТА В СИСТЕМАХ La_xSi6O_(12+1.5x) И La_xGe6O_(12+1.5x)

摘要

Проведено исследование кислородно-ионной проводимости апатитоподобных соединений на основе силикатов и германатов лантана La_xA6O_(12+1.5x) (А = Si, Gе; х = 9.11-10.22). Показано, что исследуемые материалы являются чисто ионными проводниками при 600-900°С в интервале рО2 = 10~(-16)-10~5 Па. Наиболее проводящие образцы La_xA6O_(12+1.5x) (А = Si, Ge; х = 9.77-10) превышают по электропроводности электролит YSZ в области средних температур, причем электропроводность гер-маната лантана существенно выше, чем силиката (7.85 х 10~(-2) См/см и 2.35 х 10~(-2) См/см при 800°С. соответственно). На температурных зависимостях электропроводности образцов La_xGe6O_(12+1.5x) (x = = 9.77-10.22) обнаружен перегиб при ～750°С. Результаты дилатометрических исследований свидетельствуют о фазовом переходе 2-го рода, который может быть обусловлен разупорядочением кислородной подрешетки. Впервые изучено поведение апатитоподобных электролитов La_xA6O_(12+1.5x) (А = Si, Ge) при длительных временах эксплуатации в интервале рабочих температур электрохими-: ческих устройств. Старение твердых электролитов изучали методом электропроводности на воздухе при 800°С в течение 1000 ч. Электропроводность германатов лантана уменьшилась во времени на 5%, а силикатов лантана- на 9.5%. Стационарное значение электропроводности исследуемых материалов достигается после выдержки в течение 600-700 ч. Показано, что исследованные соединения представляют класс перспективных материалов для использования в качестве твердых электролитов в среднетемпературных топливных элементах и других электрохимических устройствах.