سنتز و بررسی خصوصیات الکترولیت های جامد بر پایه ترکیب زیرکونات باریم با پایداری شیمیایی و قابلیت زینتر شدن مطلوب و هدایت پروتونی بالا

در تحقیق حاضر تاثیر ماده افزودنی پتاسیم بر پایداری شیمیایی و هدایت پروتونی ترکیب زیرکونات باریم مورد بررسی قرار گرفته است. ترکیب ba(1-x)kxzro3-? (bkzx) با استفاده از روش سنتز مکانیکی در دمای محیط از مواد اولیه bao2، zro2 و ko2 تولید گردید و تاثیر تفاوت ساختاری زیرکونیای پایدار و شبه پایدار به عنوان ماده اولیه بر روی سنتز مکانیکی زیرکونات باریم مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی ساختار کریستالی و خلوص فازهای سنتز شده از آنالیز xrd بهره گرفته شد. حد حلالیت پتاسیم در ساختار زیرکونات باریم با اضافه کردن مقادیر مختلف پتاسیم به ساختار و محاسبه پارامتر شبکه تعیین گردید. جهت تعیین پارامتر شبکه، پودر حاصل از سنتز مکانیکی در دمای 1200 درجه سانتیگراد و به مدت 5 ساعت کلسینه گردید. بعد از تعیین حد حلالیت، ترکیب bkz15 به عنوان ترکیب مرجع برای بررسی خواص پودر تولیدی انتخاب و میزان جذب آب و پایداری شیمیایی پودر تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. سپس از این پودر دیسک هایی با استفاده از پرس ایزواستاتیک سرد تهیه شد و عملیات زینترینگ نمونه های خام، در محدوده دمایی 1200 تا 1300 درجه سانتیگراد و به مدت 5 ساعت انجام شد. بررسی ریز ساختار نمونه ها جهت تعیین کیفی میزان تخلخل های باقیمانده و اندازه تقریبی دانه ها، با استفاده از تصویر برداری به روش sem از سطح مقطع شکست نمونه ها انجام شد. هدایت پروتونی ترکیبات سنتز شده پس از انجام عملیات زینترینگ در اتمسفر های مختلف (مرطوب و خشک) با استفاده از آنالیز امپدانس تعیین گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از زیرکونیای تتراگونال شبه پایدار سبب افزایش بازده سنتز مکانیکی در دمای محیط می گردد. حد حلالیت پتاسیم در ساختار پرووسکایت 25 درصد مولی تعیین گردید. پودر تولیدی پایداری شیمیایی مطلوبی در آب جوش و اتمسفر دی اکسید کربن از خود نشان داد. هرچند میزان جذب آب آن کمتر از حد انتظار بود. بررسی نتایج به دست آمده از تست امپدانس نشان داد که این ترکیب یک هادی مخلوط پروتون-حفره الکترونی می باشد که در اتمسفر خشک و فشار اکسیژن بالا، هدایت حفره الکترونی و در اتمسفر مرطوب هدایت پروتونی غالب می باشد.