理解质子传导氧化物中的碳污染
材料科学
2021-06-25 v1
摘要
碳污染是铈酸盐与锆酸盐族质子传导氧化物（尤其是 BaCeO）的一个重要问题。本文利用第一性原理计算评估碳在 SrCeO、BaCeO、SrZrO 与 BaZrO 中的稳定性。铈酸盐需要更贫碳的环境以防止碳酸盐形成，尽管这一要求可通过采用更贫氧的生长条件而放宽。然而，碳酸盐形成并非唯一问题。我们发现间隙碳在铈酸盐中的形成能低于锆酸盐，导致更高的碳浓度，并与所需的氧空位形成相竞争。我们还考察了间隙碳的迁移率，发现铈酸盐中的迁移势垒及与受主的束缚能均更低。因此，铈酸盐在运行温度下暴露于碳时可能发生退化。我们的结果明确揭示了为何铈酸盐相对于锆酸盐在碳方面更不稳定，并阐明了导致其不稳定的机制，从而有助于解释为何与锆合金化可提升其运行效率。
引用
@article{arxiv.2105.04640,
title = {Understanding Carbon Contamination in Proton Conducting Oxides},
author = {Andrew J. E. Rowberg and Michael W. Swift and Chris G. Van de Walle},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.04640},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 3 figures. Supporting Information: 5 pages, 2 figures