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
BACE0.4ZR0.4Y0.2O3-Δ (BCZY) PROTONIC CONDUCTOR
CRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIES
ISOTOPIC EFFECT
NEUTRON TECHNIQUES
PROTONIC SELF-DIFFUSION
TRANSPORT NATURE MECHANISM
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/146778

id CONICETDig_015aa736724ed62981c86407f0a3626e
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/146778
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport PropertiesBasbus, Juan FelipeArce, Mauricio DamiánNapolitano, Federico RicardoTroiani, Horacio EstebanAlonso, José AntonioSaleta, Martin EduardoGonzález, Miguel A.Cuello, Gabriel JulioFernández Díaz, María TeresaPardo Sainz, MiguelBonanos, NikolaosJimenez, Catalina ElenaGiebeler, LarsFigueroa, Santiago J. A.Caneiro, AlbertoSerquis, Adriana CristinaMogni, Liliana VerónicaBACE0.4ZR0.4Y0.2O3-Δ (BCZY) PROTONIC CONDUCTORCRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIESISOTOPIC EFFECTNEUTRON TECHNIQUESPROTONIC SELF-DIFFUSIONTRANSPORT NATURE MECHANISMhttps://purl.org/becyt/ford/1.3https://purl.org/becyt/ford/1Oxides 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; ArgentinaFil: 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; ArgentinaFil: 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; 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. 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; BrasilFil: González, Miguel A.. Institut Laue Langevin; FranciaFil: Cuello, Gabriel Julio. Institut Laue Langevin; FranciaFil: Fernández Díaz, María Teresa. Institut Laue Langevin; FranciaFil: Pardo Sainz, Miguel. Universidad de Zaragoza. Instituto de Ciencias de Materiales de Aragon; EspañaFil: Bonanos, Nikolaos. Technical University of Denmark; DinamarcaFil: Jimenez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum; AlemaniaFil: Giebeler, Lars. No especifíca;Fil: Figueroa, Santiago J. A.. 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. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: 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; ArgentinaAmerican Chemical Society2020-02info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/146778Basbus, Juan Felipe; Arce, Mauricio Damián; Napolitano, Federico Ricardo; Troiani, Horacio Esteban; Alonso, José Antonio; et al.; Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties; American Chemical Society; ACS Applied Energy Materials; 3; 3; 2-2020; 2881-28922574-0962CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.9b02498info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1021/acsaem.9b02498info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:29:54Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/146778instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:29:54.561CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
title Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
spellingShingle Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
Basbus, Juan Felipe
BACE0.4ZR0.4Y0.2O3-Δ (BCZY) PROTONIC CONDUCTOR
CRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIES
ISOTOPIC EFFECT
NEUTRON TECHNIQUES
PROTONIC SELF-DIFFUSION
TRANSPORT NATURE MECHANISM
title_short Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
title_full Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
title_fullStr Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
title_full_unstemmed Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
title_sort Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties
dc.creator.none.fl_str_mv 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
author Basbus, Juan Felipe
author_facet 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
author_role author
author2 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
author2_role author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv BACE0.4ZR0.4Y0.2O3-Δ (BCZY) PROTONIC CONDUCTOR
CRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIES
ISOTOPIC EFFECT
NEUTRON TECHNIQUES
PROTONIC SELF-DIFFUSION
TRANSPORT NATURE MECHANISM
topic BACE0.4ZR0.4Y0.2O3-Δ (BCZY) PROTONIC CONDUCTOR
CRYSTALLOGRAPHIC PROPERTIES
ISOTOPIC EFFECT
NEUTRON TECHNIQUES
PROTONIC SELF-DIFFUSION
TRANSPORT NATURE MECHANISM
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/1.3
https://purl.org/becyt/ford/1
dc.description.none.fl_txt_mv 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
description 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.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-02
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/146778
Basbus, Juan Felipe; Arce, Mauricio Damián; Napolitano, Federico Ricardo; Troiani, Horacio Esteban; Alonso, José Antonio; et al.; Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties; American Chemical Society; ACS Applied Energy Materials; 3; 3; 2-2020; 2881-2892
2574-0962
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/146778
identifier_str_mv Basbus, Juan Felipe; Arce, Mauricio Damián; Napolitano, Federico Ricardo; Troiani, Horacio Esteban; Alonso, José Antonio; et al.; Revisiting the Crystal Structure of BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ Proton Conducting Perovskite and Its Correlation with Transport Properties; American Chemical Society; ACS Applied Energy Materials; 3; 3; 2-2020; 2881-2892
2574-0962
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.9b02498
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1021/acsaem.9b02498
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv American Chemical Society
publisher.none.fl_str_mv American Chemical Society
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1844614306838085632
score 13.070432