テーラード特性に対するCA1-XSRXMNO3-δのレドックス熱力学と速度に対するSR含有量の影響

camno3-Δベースのペロブスカイトは、さまざまな熱化学サイクルでアプリケーションを見つけます。酸素部分圧力調整、化学ループプロセス、および熱化学エネルギー貯蔵。これらの材料の適用性は、それらの熱力学的および速度論的特性によって支配されています。したがって、これらの特性の調整性は、材料を必要な条件に適応させるために望ましいです。この研究では、熱力学と動態に対するCA1-XSRXMNO3-δにおけるSR含有量の効果は、熱重量分析によって調査されます。熱力学は、1×10-4 barの酸素分圧で0.8 barの温度範囲873 K〜1473 Kで測定されます。酸化速度は、0.01 barの酸素分圧で473 Kから673 Kの温度範囲で特徴付けられました。還元速度は、873 Kから1023 Kの温度範囲で非常に速く、測定速度は測定デバイスの制約によって制限されていました。結果は、SR含有量の増加により、材料の構造変化が還元エンタルピーと酸化活性化エネルギーを減少させることを示しています。これは、材料特性の調整性につながるだけでなく、構造的変化のみがわかっている場合にこれらの特性の変化を予測するためにも使用できます。

CaMnO3-δ-based perovskites find application in a variety of thermochemical cycles, e.g. oxygen partial pressure adjustment, chemical looping processes, and thermochemical energy storage. The applicability of these materials is governed by their thermodynamic and kinetic properties. Therefore, tunability of these properties is desirable to adapt the material to the required conditions. In this study, the effect of Sr content in Ca1-xSrxMnO3-δ on thermodynamics and kinetics is investigated by thermogravimetric analysis. The thermodynamics are measured in the temperature range of 873 K to 1473 K with oxygen partial pressures of 1 × 10-4 bar to 0.8 bar. The oxidation kinetics were characterized in the temperature range from 473 K to 673 K with oxygen partial pressures of 0.01 bar to 1 bar. The reduction kinetics were very rapid in the temperature range of 873 K to 1023 K, with the measured rates limited by the constraints of the measurement device. The results show that with increasing Sr content the structural changes of the material decrease the reduction enthalpy and the oxidation activation energy. This not only leads to a tunability of material properties, but can also be used to predict changes of these properties when only the structural changes are known.