Hydration Thermodynamics of High Temperature Proton Conductors

Høytemperaturprotonledede oksider løser protoner i strukturen ved hydratisering fra vanndamp opp til temperaturer rundt 1000 °C. Formålet med prosjektet HydrathermPro er å forstå korrelasjoner mellom de termodynamiske parameterne som bestemmer vannopptaket (hydratiseringstermodynamikken) og kjemiske og fysiske egenskaper til protonledere med forskjellig krystallstruktur. Forskningen baseres på både eksperimentell og beregningsbasert metodikk. I prosjektet har hydratiseringsegenskapene for flere serier av protonledende oksider blitt studert for å undersøke mulige sammenhenger mellom struktur og basisitet, og hydratiseringstermodynamikk. Særlig har akseptorsubstituerte perovskittype oksider vært i fokus. Det har blitt vist at valg av akseptor har stor betydning for hvor lett oksidene hydratiseres. Resultater fra beregningsbaserte studier (DFT) antyder at dette har sammenheng med hvor sterke vekselvirkninger det er mellom akseptordopanten og protonet og/eller oksygenvakansen, dvs. hvor sterkt disse er «fanget» av akseptoren. Graden av ionisk karakter for bindingen mellom akseptor og oksygenioner har stor betydning, og våre studier har også vist at dette igjen kan relateres til oksidenes basisitet. I den senere tid har hydratisering av forbindelser i systemet BaCe1 x-zZrxYzO3-d (0

HydraThermPro aims to derive correlations between the thermodynamics of proton dissolution and chemical and physical properties, primarily for oxides. This comprehension will be achieved by integrating novel experimental and computational approaches. Hydr ation thermodynamics will be determined directly by TG-DSC and compared to similar values calculated by DFT based modeling packages. Reliable correlations between the essential parameters of proton conduction and other materials properties will strengthen the predictive power in deriving new and improved high temperature proton conductors. HydraThermPro will, as such, contribute significantly to succeed in the development of technologies for an environment-friendly energy production.