Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2010)
Processing of Samarium Doped Ceria for It-Sofc. Grain Boundary Effect on the Electrical Conductivity
Abstract
Nanometric powders of ceria doped with 10, 15 and 20% at. of samarium were prepared by a sol-gel method. The powders were compacted in cylindrical pellets and sintered at different temperatures in order to obtain grain sizes ranging from 1 to 10 microns. The electrical conductivity was measured in air by electrochemical impedance spectroscopy in the 1166 - 473 K temperature range. The bulk and grain boundary contributions to the overall conductivity were estimated by equivalent circuit analysis and the application of the brick layer model. While bulk conductivity values were markedly independent of the grain size, a relevant decrease in the grain boundary specific conductivity was observed for the finer grain samples in the lower dopant grade. For increased samarium content, this decrease in specific grain boundary conductivity with grain size becomes less relevant.<br><br>En el presente trabajo de investigación se han obtenido satisfactoriamente, muestras policristalinas de ceria dopada con 10, 15 y 20% at. de samario sintetizadas por el método sol-gel. Cada una de las muestras, previamente calcinadas, fueron compactadas y posteriormente sinterizadas a diferentes temperaturas con el fin de obtener distintos tamaños de grano que, como posteriormente se ha observado, oscilan en un rango de 1 a 10 micrómetros. La conductividad eléctrica de las pastillas densas se midió en atmósfera de aire, mediante la técnica de espectroscopía de impedancia electroquímica en el rango de temperatura de 1166-473 K. Las contribuciones del interior y del límite de grano a la conductividad total se estimaron mediante un análisis/ajuste por circuitos equivalentes aplicando el <i>“brick layer model”</i>. Es interesante señalar que los valores de conductividad del interior del grano son independientes del tamaño del mismo; por otro lado, en las muestras ligeramente dopadas con samario puede observarse una notoria disminución del valor de conductividad específica de límite de grano. No obstante, para mayores contenidos en samario, esta disminución es menos notoria.
