Особенности кобальтита бария-стронция как катализатора генерации водорода

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследованы анион-дефицитные структуры на основе состава Sr0.5Ba0.5Со1–xFexO3–δ, синтезированные из расплава в солнечной печи в потоке концентрированного солнечного излучения плотностью 100–200 Вт/см2. Брикеты в виде таблеток на основе стехиометрической смеси карбонатов и оксидов соответствующих металлов (SrСО3 + BaСО3 + Со2О3 + Fe2O3) расплавлялись на фокальной зоне Большой солнечной печи. Капли расплава стекали в воду, охлаждаясь со скоростью 103 град/с. Отливки измельчали до тонины 63 мкм, сушили при 400 °C, формовали в таблетки (образцы) диаметром 20 мм и высотой 10 мм. Образцы материала спекали в интервале температур 1050–1250 °C. На образцах изучали структуру, водопоглощение и деструкцию в среде углекислого газа. Кристаллическая решетка материала имела структуру перовскита с параметром элементарной ячейки а = 4.04 Å. Образцы материала показали стойкость к воздействию паров воды. Наблюдаемые значения структурных параметров свидетельствуют о том, что материал состава Sr0.5Ba0.5Со0.8Fe0.2O2.78 может быть использован в качестве катализатора генерации водорода и синтез-газа посредством риформинга и окисления метана.

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. С. Пайзуллаханов

Институт материаловедения Академии наук Республики Узбекистан

Author for correspondence.
Email: fayz@bk.ru
Uzbekistan, Ташкент

О. Р. Парпиев

Институт материаловедения Академии наук Республики Узбекистан

Email: fayz@bk.ru
Russian Federation, Ташкент

Ф. Н. Эрназаров

Институт материаловедения Академии наук Республики Узбекистан

Email: fayz@bk.ru
Russian Federation, Ташкент

Н. Х. Каршиева

Институт материаловедения Академии наук Республики Узбекистан

Email: fayz@bk.ru
Russian Federation, Ташкент

О. Н. Рузимурадов

Институт материаловедения Академии наук Республики Узбекистан; Туринский политехнический университет

Email: fayz@bk.ru
Uzbekistan, Ташкент; Ташкент

О. А. Шилова

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН

Email: fayz@bk.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Pena M.A., Fierro J.L.G. Chemical structures and performances of perovskite oxides// Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 1981–2017.
  2. Goodenough J.B. Electronic and ionic transport properties and other physical aspects of perovskites // Reports on Progress in Physics. 2004. V. 67. P. 1915–1993.
  3. Yang J.B., Kim J., Woo Y.S., Kim C.S., Lee B.W. Magnetoresistance in double perovskites Ba2–xLaxFeMoO6 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. V. 310. P. 664–665.
  4. Burns G., Dacol F. Glassy polarization behavior in ferroelectric compounds Pb(Mg1/3Nb2/3) O3 and Pb(Zn1/3Nb2/3) O3 // Solid State Common. 1983. V. 48. P. 853–856.
  5. Kharton V.V., Patrakeev M.V., Waerenborgh J.C., Sobyanin V.A., Veniaminov S.A., Yaremchenko A.A., Gaczynski P., Belyaev V.D., Semin G.L., Frade J.R. Methane oxidation over perovskite-related ferrites: Effects of oxygen nonstoichiometry // Solid State Sciences. 2005. V. 7. P. 1344–1352.
  6. Sharma S., Tomar M., Kumar A., Puri N.K., Gupta V. Photovoltaic effect in BiFeO3/BaTiO3 multilayer structure fabricated by chemical solution deposition technique // Journal of Physics and Chemistry. 2016. V. 93. P. 63–67.
  7. Zhang J., Gao X., Deng Y., Zha Y., Yuan C. Comparison of life cycle environmental impacts of different perovskite solar cell systems // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2017. V. 166. P. 9–17.
  8. Vassilakopoulou A., Papadatos D., Koutselas I. Light emitting diodes based on blends of quasi-2D lead halide perovskites stabilized within mesoporous silica matrix // Microporous and Mesoporous Materials. 2017. V. 249. P. 165–175.
  9. Alderman N.P., Peneau V., Viasus C.J., Korobkov I., Vidjayacoumar B., Albahilyb Kh., Gambarotta S. Syn-gas from waste: the reduction of CO2 with H2S // React. Chem. Eng. 2019. № 4. P. 763–771.
  10. Kalyani V. Jangam, Anuj S. Joshi, Yu-Yen Chen, Shailaja Mahalingam, Ashin A. Sunny, Liang-Shih Fan. Synergistic decomposition of H2S into H2 by Ni3S2 over ZrO2 support via a sulfur looping scheme with CO2 enabled carrier regeneration // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 426, P. 176–182.
  11. Bouwmeester H.J.M., Burggraf A.J. Dence ceramic membranes for oxygen separation // In: Gellings P.J., Bouwmeester H.J.M. (Eds.). The CRC Handbook of Solid State Electrochem. CRC Press. 1997. P. 481–553.
  12. Tang M., Xu L., Fan M. Progress in oxygen carrier development of methane-based chemicallooping reforming: a review // Applied Energy. 2015. V. 151. P. 143–156.
  13. Teraoka Y., Zhang H., Furukawa S., Yamazoe N. Oxygen permeation through perovskitetype oxides // Chem. Lett. 1985. V. 14. P. 1743–1749.
  14. Shao Z., Yang W., Cong Y., Dong H., Tong J., Xiong G. Investigation of the permeation behavior and stability of a Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3–δ oxygen membrane // J. Membrane Sci. 2000. V. 172. P. 177–188.
  15. Chang X.F., Zhang C., He Y.J., Dong X.L., Jin W.Q., Xu N.P. A comparative study of the performance of symmetric and asymmetric mixed – conducting membranes // Chin. J. Chem. Eng. 2009. V. 17. P. 562–570.
  16. Bouwmeester H.J.M., Burggraaf A.J. Dense Ceramic Membranes for Oxygen Separator. In: Gellings P.J., Bouwmeester H.J.M., Eds. The CRC Handbook of Solid State Electrochemistry, CRC Press, New York, 1997. P. 481–553.
  17. Mingchen Tang, Long Xu and Maohong Fan. Progress in oxygen carrier development of methane-based chemical-looping reforming: A review // Applied Energy. 2015. Vol. 151. Iss. C. P. 143–156.
  18. Zeng Q., Zuo Y., Fan C., Chen C. CO2-tolerant oxygen separation membranes targeting CO2 capture application // J. Membrane Sci. 2009. V. 335. P. 140–144.
  19. Salwa Hashim, Na Zhu, Wei Zhou. Perovskite oxides applications in high temperature oxygen separation, solid oxide fuel cell and membrane reactor: A review // Progress in Energy and Combustion Science. 2017. V. 61. P. 57–77.
  20. Qinghuan Pan, Liping Ma, Wang Du, Jie Yang, Ran Ao, Xia Yin, Sancheng Qing. Hydrogen-enriched syngas production by lignite chemical looping gasification with composite oxygen carriers of phosphogypsum and steel slag // Energy. 2022. V. 241. P. 168–174.
  21. Chang X.F., Zhang C., He Y.J., Dong X.L., Jin W.Q., Xu N.P. A comparative study of the performance of symmetric and asymmetric mixed – conducting membranes // Chin. J. Chem. Eng. 2009. V. 17. P. 562–570.
  22. Das P.R., Pati B., Sutarn B.C. and.Choudhury R.N.P. Study of structural and electrical properties of a new type of complex tungsten bronze electro ceramics Li2Pb2Y2W2Ti4V4O30 // Int. J. Mod. Phys. 2012. V. 3. P. 870–879.
  23. Funke K. Jump relaxation model and coupling model-a comparison // J. Non-Cryst. Solids. 1994. V. 172. P. 1215–1221.
  24. Torres D., De Llobet S., Pinilla J.L., Lázaro M.J., Suelves I., Moliner R. Hydrogen production by catalytic decomposition of methane using a Fe-based catalyst in a fluidized bed reactor // J. Nat. Gas. Chem. 2012. V. 21. P. 367–73.
  25. Gudyma T.S., Lapekin N.I., Popov M.V., Bannov A.G. Application of ice to the synthesis of graphite oxide: a modified hummers method // Solid Fuel Chemistry. 2022. V. 56. P. 347–352.
  26. Shao Z., Yang W., Cong Y., Dong H., Tong J., Xiong G. Investigation of the permeation behavior and stability of a Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3–x oxygen membrane // J. Membrane Sci. 2000. V. 172. P. 177–188.
  27. Enrique Juste, Aur´elie Julian, G. Etchegoyen, Pierre-Marie Geffroy, Thierry Chartier, N. Richet, P. Del Gallo. Oxygen permeation, thermal and chemical expansion of (La, Sr)(Fe, Ga)O3–δ perovskite membranes. Journal of Membrane Science. 2008. V. 319. P. 185–191.
  28. Zeng Q., Zuo Y., Fan C., Chen C. CO2-tolerant oxygen separation membranes targeting CO2 capture application // J. Membrane. Sci. 2009. V. 335. P. 140–144.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction pattern of a sample of material with the composition Sr0.5Ba0.5Co0.8Fe0.2O2.78, obtained by synthesis from a melt in a solar furnace.

Download (97KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of shrinkage on sintering temperature.

Download (50KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of density on sintering temperature.

Download (50KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of electrical resistance on sintering temperature.

Download (58KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of water absorption on sintering temperature.

Download (51KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microstructure of a sample of material with the composition Sr0.5Ba0.5Co0.8Fe0.2O2.78, sintered at 1100 °C (a) and 1250 °C (b).O2.78, sintered at 1100 °C (a) and 1250 °C (b).

Download (141KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Temperature dependence of electrical conductivity of a sample sintered at 1250 °C.

Download (61KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences