Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
- Autores
- Basbus, Juan Felipe; Arce, Mauricio Damián; Napolitano, Federico Ricardo; Troiani, Horacio Esteban; Alonso, José Antonio; Saleta, Martin Eduardo; González, Miguel A.; Cuello, Gabriel Julio; Fernández Díaz, María Teresa; Pardo Sainz, Miguel; Bonanos, Nikolaos; Jimenez, Catalina Elena; Giebeler, Lars; Figueroa, Santiago J. A.; Caneiro, Alberto; Serquis, Adriana Cristina; Mogni, Liliana Verónica
- Año de publicación
- 2020
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Oxides with proton conductivity have a great potential for applications in environmental energy technology. Despite the BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ (BCZY) perovskites being well-known proton conductors, it is a challenge to determine the optimal operating temperature range where the energy applications benefit most from this unique property. The protonic transport properties strongly depend on crystal structure and local distortions in the participating cation coordination sphere, according to related temperatures and gas feed. The transport and crystallographic properties of BCZY were simultaneously studied by impedance spectroscopy (IS) and synchrotron X-ray diffraction (S-XRD). A strong correlation between conductivity and the lattice parameter, corresponding in principle to a cubic symmetry, was observed, mainly between 400 and 700 °C. The protonic conductivity range was analyzed by the H/D isotopic effect on the impedance spectra, which helped to identify protonic conduction as the governing transport mechanism below 600 °C, while the transport via oxygen vacancies dominates above this temperature. In order to assess the real crystallographic structure, the simultaneous refinement of laboratory XRD and neutron diffraction (ND) patterns was performed. According to this, BCZY changes from rhombohedral symmetry below 400 °C to cubic at 600 °C in a second-order phase transition. Complementary quasielastic neutron scattering (QENS) enables us to determine a protonic jump length of 3.1 Å, which matches the O-O distances in the octahedral oxygen coordination sphere around the cations. These results support the protonic self-diffusion through proton hopping between intraoctahedral O sites as the main transport mechanism up to 600 °C.
Fil: Basbus, Juan Felipe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Arce, Mauricio Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Napolitano, Federico Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Alonso, José Antonio. Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid; España
Fil: Saleta, Martin Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais; Brasil
Fil: González, Miguel A.. Institut Laue Langevin; Francia
Fil: Cuello, Gabriel Julio. Institut Laue Langevin; Francia
Fil: Fernández Díaz, María Teresa. Institut Laue Langevin; Francia
Fil: Pardo Sainz, Miguel. Universidad de Zaragoza. Instituto de Ciencias de Materiales de Aragon; España
Fil: Bonanos, Nikolaos. Technical University of Denmark; Dinamarca
Fil: Jimenez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum; Alemania
Fil: Giebeler, Lars. No especifíca;
Fil: Figueroa, Santiago J. A.. Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais; Brasil
Fil: Caneiro, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Serquis, Adriana Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina
Fil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina - Materia
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Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Alonso, José Antonio. Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid; EspañaFil: Saleta, Martin Eduardo. 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Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais; BrasilFil: Caneiro, Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Serquis, Adriana Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. 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Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais; Brasil Fil: González, Miguel A.. Institut Laue Langevin; Francia Fil: Cuello, Gabriel Julio. Institut Laue Langevin; Francia Fil: Fernández Díaz, María Teresa. Institut Laue Langevin; Francia Fil: Pardo Sainz, Miguel. Universidad de Zaragoza. Instituto de Ciencias de Materiales de Aragon; España Fil: Bonanos, Nikolaos. Technical University of Denmark; Dinamarca Fil: Jimenez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum; Alemania Fil: Giebeler, Lars. No especifíca; Fil: Figueroa, Santiago J. A.. 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Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina Fil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina |
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