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Impedance and Electric Modulus Spectroscopy of Polycrystalline La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– Cathode Ceramic for Intermediate Temperature SOFCs
Indian Journal of Pure & Applied Physics ( IF 0.6 ) Pub Date : 2021-08-23 Sunder Singh, Manindra Kumar, Anil Kumar, Deepash Shekhar Saini
Indian Journal of Pure & Applied Physics ( IF 0.6 ) Pub Date : 2021-08-23 Sunder Singh, Manindra Kumar, Anil Kumar, Deepash Shekhar Saini
In the present research work, La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– cathode ceramic powder is synthesized through cost-effective flash pyrolysis process and followed by conventional sintering for IT-SOFCs. The Rietveld refinement program is used to determine the crystal structure, unit cell parameters and bond length. The XRD result indicates existence of a pure single phase of rhombohedral structure with R3 C space group symmetry detected from the sample sintered at 700 ℃. FESEM micrographs of fracture surface of sample sintered at 700 ℃ showed a high porosity and nano grain sizes (50-100 nm). Combined impedance and electric modulus spectroscopic are used to investigate the relaxation phenomena in La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– ceramic over a broad range of temperature and frequency. A single relaxation peak is observed in the imaginary part of impedance and electric modulus spectra, which could be due to the contribution of grain boundary of La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– ceramic. The imaginary part of modulus (𝑀") spectra is studied with help of non-exponential decay function or Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) parameter (β). In the combined plot of the imaginary part of impedance (𝑍") and electric modulus (𝑀") spectra at 210 ℃, only a single peak of 𝑍"and 𝑀" is observed at the same frequency which specifies that the conduction process is a long-range motion of the charge carriers. The frequencydependent conductivity is followed by the Jonscher’s double power law in the temperature range 30-210 ℃.
中文翻译:
用于中温 SOFC 的多晶 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 阴极陶瓷的阻抗和电模量谱
在目前的研究工作中,La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 阴极陶瓷粉末是通过具有成本效益的快速热解工艺合成的,然后是 IT-SOFC 的常规烧结。Rietveld 精修程序用于确定晶体结构、晶胞参数和键长。XRD 结果表明,在 700 ℃ 烧结的样品中检测到具有 R3 C 空间群对称性的纯单相菱面体结构。700 ℃烧结样品断口的FESEM显微照片显示出高孔隙率和纳米晶粒尺寸(50-100 nm)。组合阻抗和电模量光谱用于研究 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 陶瓷在很宽的温度和频率范围内的弛豫现象。在阻抗和电模量谱的虚部中观察到单个弛豫峰,这可能是由于 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 陶瓷晶界的贡献。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3–陶瓷。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3–陶瓷。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。
更新日期:2021-08-23
中文翻译:
用于中温 SOFC 的多晶 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 阴极陶瓷的阻抗和电模量谱
在目前的研究工作中,La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 阴极陶瓷粉末是通过具有成本效益的快速热解工艺合成的,然后是 IT-SOFC 的常规烧结。Rietveld 精修程序用于确定晶体结构、晶胞参数和键长。XRD 结果表明,在 700 ℃ 烧结的样品中检测到具有 R3 C 空间群对称性的纯单相菱面体结构。700 ℃烧结样品断口的FESEM显微照片显示出高孔隙率和纳米晶粒尺寸(50-100 nm)。组合阻抗和电模量光谱用于研究 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 陶瓷在很宽的温度和频率范围内的弛豫现象。在阻抗和电模量谱的虚部中观察到单个弛豫峰,这可能是由于 La0.5Sr0.5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3– 陶瓷晶界的贡献。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3–陶瓷。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。5Bi0.2Co0.4Fe0.4O3–陶瓷。在非指数衰减函数或 Kohlrausch–Williams–Watts (KWW) 参数 (β) 的帮助下研究模量 (𝑀") 谱的虚部。在阻抗虚部 (𝑍") 和电的虚部的组合图中模量 (𝑀") 谱在 210 ℃ 时,仅观察到 𝑍" 和 𝑀" 的单峰在相同频率下,这表明传导过程是电荷载流子的长程运动。频率相关的电导率之后是Jonscher 的双幂定律在 30-210 ℃ 的温度范围内。