بررسي خواص الكتروليت سديم بتا آلومينا در حضور افزودني هاي زيركونياي پايدار شده با ايتريم و اكسيد نايوبيوم

Investigation of the Properties of Sodium Beta-Alumina Electrolyte in the Presence of Yttria Stabilized Zirconia and Niobium Oxide as Additives

سراميك سديم بتا آلومينا با خاصيت هادي يون سديم به عنوان الكتروليت در باتري هاي سديم سولفور استفاده مي شود. دست يابي به الكتروليتي با هدايت يوني و خواص مكانيكي مناسب در طي فرآيند ساخت اهميت زيادي دارد. در اين تحقيق، تاثير استفاده همزمان از دو افزودني شامل زيركونياي پايدار شده به صورت جزئي با ايتريم و اكسيد نايوبيوم بر خواص سراميك سديم بتا آلومينا مورد بررسي قرار گرفته است. پودر سديم بتا آلومينا با روش حالت جامد زتا سنتز گرديد و نمونه هاي ديسكي شكل با روش پرس تك محوره تهيه گرديد. از پراش پرتو اشعه ايكس براي بررسي فازها، ميكروسكوپ الكتروني روبشي براي مطالعه ريز ساختار نمونه ها، تست حلقه بر روي حلقه براي اندازه گيري استحكام شكست و از امپدانس براي اندازه گيري هدايت يوني استفاده شد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه هدايت يوني و استحكام شكست سراميك سديم بتا آلومينا در حضور اين دو افزدوني بهبود يافته است. افزايش هدايت يوني را مي توان به افزايش دانسيته و يكنواختي ريز ساختار نسبت داد. حضور ذرات زيركونياي پايدار شده با ايتريم به دليل ايجاد ممانعت براي رشد ترك، منجر به بهبود خواص مكانيكي اين الكتروليت مي شود.

Sodium beta Alumina electrolyte as a sodium ion conductor is used in sodium sulfur batteries. It is important to achieve appropriate ionic conductivity and mechanical properties during the manufacturing process. For that purpose، in the present work، the effect of the simultaneous use of two additives، including yttria stabilized zirconia and niobium oxide، on the properties of sodium beta alumina ceramic has been investigated. Sodium beta powder synthesized by the solid state method and the raw samples were formed by uniaxial pressing. From X-ray diffraction analysis to study the phases، a scanning electron microscope to study the microstructure of the samples، from the ring on the ring test to measure the fracture strength and impedance for measuring ion conduction were used. The results of this study showed that the ionic conductivity and fracture strength of sodium beta-alumina ceramic have improved in the presence of these two additives. Increasing ionic conductivity can be attributed to the higher density and more uniform microstructure. The presence of yttria stabilized zirconia particles، due to the prevention of crack growth، improves the mechanical properties of this electrolyte.