Electrical Properties of Atmospheric Plasma-Sprayed La10(SiO4)6O3 Electrolyte Coatings

Abstract

In this present work, La 10 (SiO 4 ) 6 O 3 as a promising electrolyte candidate for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) has been synthesized and its electrical property was investigated as a function of temperature. In order to improve the density and oxide ion conductivity of La 10 (SiO 4 ) 6 O 3 , the feedstock powder was prepared by sintering the oxide mixture powders at proper sintering temperatures and times. The hexagonal apatite-type ceramic coatings with a typical composition of La 10 (SiO 4 ) 6 O 3 were deposited by atmospheric plasma spraying (APS) with different hydrogen flow rates. With increasing hydrogen flow rate oxide ion conductivity successively decreases. The highest ionic conductivity of the dense composite electrolyte coatings reaches a value of 2.4 mS/cm at 900°C in air, which is comparable to other apatite-type lanthanum silicate (ATLS) conductors.Keywords apatite-type lanthanum silicate coating, atmospheric plasma spraying, intermediate temperature solid oxide fuel cells, oxide ion conductivity

Crystal structure and ionic conductivity of Mg-doped apatite-type lanthanum silicates La 10 Si 6− x Mg x O 27− x

“…The usage of apatite-type lanthanum silicates (ATLS) as novel electrolyte materials for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) has achieved considerable worldwide interest due to clean energy conversion, high energy efficiency, and the potential for developing fuel cell devices, [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16] ever since Nakayama et al advocated it for the first time. [17] In contrast to the vacancy mechanism common to the fluoriteand perovskite-type oxide-ion conductors, such as doped ZrO 2 (e.g.…”

Estudo de síntese de silicato de lantânio tipo apatita pelo método sol-gel seguido de precipitação de Na₂SiO₃

“…Assim como os demais métodos citados anteriormente, o método plasma "spraying" também pode ser utilizado para sintetizar silicato de lantânio tipo apatita em forma de filmes finos de forma direta (74)(75)(76) . Logo, é muito comum que os métodos de síntese sejam combinados e esta combinação é feita por diversos motivos, entre eles, redução de custos, simplificação de processo, otimização de parâmetros de síntese, entre outros.…”

“…A remoção do solvente ocorre pela secagem numa placa quente e a remoção final dos resíduos orgânicos do gel seco bem como a cristalização de fases desejadas através da calcinação (57,60) . Na síntese que envolvem elementos de terras raras, o aparecimento de fases secundárias como La2Si2O7 e LaSiO5 pode ser minimizado indesejáveis principalmente quando se trata da síntese de silicato de terras raras, em especial, silicato de lantânio (50,66,75) .…”