Термоэлектрические свойства манганитов Ca0.5−xSr0.5LuxMnO3−δ

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

На основе результатов измерений удельной электропроводности (σ), коэффициента Зеебека (S), термического расширения, теплоемкости и температуропроводности на воздухе в температурном диапазоне 300–1200 K определены теплопроводность (κ), фактор мощности (S2σ) и термоэлектрическая добротность (ZT = S2σT/κ) манганитов Ca0.5−xSr0.5LuxMnO3−δ, где x = 0.05, 0.10, 0.15 и 0.20. Установлено, что наибольшие S2σ и ZT имеет состав Ca0.45Sr0.5Lu0.05MnO3−δ, благодаря высоким значениям S и низкой κ.

Sobre autores

Е. Константинова

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук

Email: i.a.leonidov@urfu.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

В. Литвинов

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук

Email: i.a.leonidov@urfu.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

М. Рыжков

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук; Уральский федеральный университет им. первого Президента России
Б.Н. Ельцина

Email: i.a.leonidov@urfu.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91; Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

А. Коряков

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук

Email: i.a.leonidov@urfu.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

И. Леонидов

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук

Autor responsável pela correspondência
Email: i.a.leonidov@urfu.ru
Россия, 620108, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

Bibliografia

  1. Ni C., Irvine J.T.S. Calcium Manganite as Oxygen Electrode Materials for Reversible Solid Oxide Fuel Cell // Faraday Discuss. 2015. V. 182. P. 289–305. https://doi.org/10.1039/C5FD00026B
  2. Porras-Vazquez J.M., Losilla E.R., Keenan P.J., Hancock C.A., Kemp T.F., Hanna J.V., Slater P.R. Investigation into the Effect of Si Doping on the Performance of Sr1−yCayMnO3−δ SOFC Cathode Materials // Dalton Trans. 2013. V. 42. P. 5421–5429. https://doi.org/10.1039/C3DT32561J
  3. da Silva F.S., de Souza T.M. Novel Materials for Solid Oxide Fuel Cell Technologies: A Literature Review // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 26020–26036. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.105
  4. Sun C., Hui R., Roller J. Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells: a Review // J. Solid State Electrochem. 2010. V. 14. P. 1125–1144. https://doi.org/10.1007/s10008-009-0932-0
  5. Esaka T., Morimoto H., Iwahara H. Nonstoichiometry in Perovskite-Type Oxide Cal−xCexMnO3−δ and Its Properties in Alkaline Solution // J. Appl. Electrochem. 1992. V. 22. P. 821–824. https://doi.org/10.1007/BF01023724
  6. Lucas C., Eiroa I., Nunes M.R., Russo P.A., Ribeiro Carrott M.M.L., da Silva Pereira M.I., Melo Jorge M.E. Preparation and Characterization of Ca1−xCexMnO3 Perovskite Electrodes // J. Solid State Electrochem. 2009. V. 13. P. 943–950. https://doi.org/10.1007/s10008-008-0630-3
  7. Wang Y., Sui Y., Wang X., Su W. Effects of Substituting La3+, Y3+ and Ce4+ for Ca2+ on the High Temperature Transport and Thermoelectric Properties of CaMnO3 // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. P. 055010. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/5/055010
  8. Bhaskar A., Liu C.-J., Yuan J.J. Thermoelectric and Magnetic Properties of Ca0.98RE0.02MnO3−δ (RE = Sm, Gd, and Dy) // J. Electron. Mater. 2012. V. 41. P. 2338–2344. https://doi.org/10.1007/s11664-012-2159-6
  9. Löhnert R., Töpfer J. Enhancing the Thermoelectric Properties of CaMnO3−δ Via Optimal Substituent Selection // J. Solid State Chem. 2022. V. 315. P. 123437. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123437
  10. Madre M.A., Amaveda H., Dura O.J., Pelloquin D., Mora M., Torres M.A., Marinel S., Sotelo A. Effect of Y, La, and Yb Simultaneous Doping on the Thermal Conductivity and Thermoelectric Performances of CaMnO3 Ceramics // J. Alloys Compd. 2023. V. 954. P. 170201. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170201
  11. Ohtaki M. Recent Aspects of Oxide Thermoelectric Materials for Power Generation from Mid-to-High Temperature Heat Source // J. Ceram. Soc. Jpn. 2011. V. 119. P. 770–775. https://doi.org/10.2109/jcersj2.119.770
  12. Okuda T., Fujii Y. Cosubstitution Effect on the Magnetic, Transport, and Thermoelectric Properties of the Electron-Doped Perovskite Manganite CaMnO3 // J. Appl. Phys. 2010. V. 108. P. 103702. https://doi.org/10.1063/1.3505756
  13. Chimaissem O., Dabrowski B., Kolesnik S., Mais J., Brown D.E., Kruk R., Prior P., Pyles B., Jorgensen J.D. Relationship between Structural Parameters and the Néel Temperature in Sr1−xCaxMnO3 (0 ≤ x ≤ 1) and Sr1−yBayMnO3 (y ≤ 0.2) // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 134412. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.134412
  14. Kraus W., Nolze G. PowderCell for Windows – Version 2.4 – Structure Visualisation/Manipulation, Powder Pattern Calculation and Profile Fitting, Federal Institute for Materials Research and Testing. Berlin, 2000.
  15. Cusack N., Kendall P. The Absolute Scale of Thermoelectric Power at High Temperature // Proc. Phys. Soc. 1958. V. 72. P. 898–901. https://doi.org/10.1088/0370-1328/72/5/429
  16. Shannon R.D. Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studies of Interatomie Distances in Halides and Chaleogenides // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. P. 751–767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  17. Bosman I.G., Daal H.J. Small-Polaron Versus Band Conduction in Some Transition-Metal Oxides // Adv. Phys. 1970. V. 19. P. 1–117. https://doi.org/10.1080/00018737000101071
  18. Федорова О.М., Ведмидь Л.Б., Балакирева В.Б., Воротников В.А., Балакирев В.Ф. Влияние концентрации бария на структурные свойства и электропроводность твердых растворов Pr1−xBaxMnO3 (x = 0, 0.15, 0.25) // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 4. С. 412–418. https://doi.org/10.31857/S0002337X21040047
  19. Hundley M.F., Neumeier J.J. Thermoelectric Power of La1−xCaxMnO3+δ: Inadequacy of the Nominal Mn3+/4+ Valence Approach // Phys. Rev. B. 1997. V. 55. P. 11511–11515. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.11511
  20. Moskvin A.S. Disproportionation and Electronic Phase Separation in Parent Manganite LaMnO3 // Phys. Rev. B. 2009. V. 55. P. 115102. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.115102
  21. Леонидов И.А., Константинова Е.И., Патракеев М.В., Марков А.А., Кожевников В.Л. Коэффициент Зеебека в парамагнитных манганитах Ca1−хPrхMnO3−δ // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 6. С. 594–600. https://doi.org/10.1134/S0020168517060097
  22. Austin I.G., Mott N.F. Polarons in Crystalline and Non-Crystalline Materials // Adv. Phys. 2001. V. 50. P. 757–812. https://doi.org/10.1080/00018736900101267
  23. Konstantinova E.I., Ryzhkov M.A., Leonidova O.N., Litvinov V.A., Leonidov I.A. Influence of Holmium Doping and Oxygen Nonstoichiometry on the Transport Properties of Perovskite-Type Ca0.6−xSr0.4HoxMnO3−δ // J. Solid State Electrochem. 2023. https://doi.org/10.1007/s10008-023-05386-0
  24. Konstantinova E.I., Leonidov I.A., Markov A.A., Samigullina R.F., Chukin A.V., Leonidov I.I. The Impact of Morphotropy and Polymorphism on Electric Properties of Manganites: the Case of Sr0.5Ca0.5Mn1−xVxO3 // J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 16497–16505. https://doi.org/10.1039/d0ta03731a
  25. Konstantinova E.I., Leonidova O.N., Chukin A.V., Leonidov I.A. Thermal Expansion and Phase Transitions in Sr0.5Ca0.5Mn1−xVxO3 Perovskites // Mater. Lett. 2021. V. 283. P. 128803. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2020.128803
  26. Thiel P., Populoh S., Yoon S., Saucke G., Rubenis K., Weidenkaff A. Charge-Carrier Hopping in Highly Conductive CaMn1−xMxO3−δ Thermoelectrics // J. Phys. Chem. C. 2015. V. 119. P. 21860–21867. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b05882
  27. Thiel P., Eilertsen J., Populoh S., Saucke G., Döbeli M., Shkabko A., Sagarna L., Karvonen L., Weidenkaff A. Influence of Tungsten Substitution and Oxygen Deficiency on the Thermoelectric Properties of CaMnO3−δ // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 243707. https://doi.org/10.1063/1.4854475

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2.

Baixar (147KB)
3.

Baixar (90KB)
4.

Baixar (64KB)
5.

Baixar (104KB)
6.

Baixar (67KB)
7.

Baixar (206KB)
8.

Baixar (89KB)
9.

Baixar (105KB)
10.

Baixar (72KB)
11.

Baixar (45KB)

Declaração de direitos autorais © Е.И. Константинова, В.А. Литвинов, М.А. Рыжков, А.Д. Коряков, И.А. Леонидов, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies