Dynamic displacement disorder of cubic BaTiO3

The three-dimensional distribution of the x-ray diffuse scattering intensity of BaTiO3 has been recorded in a synchrotron experiment and simultaneously computed using molecular dynamics simulations of a shell model. Together, these have allowed the details of the disorder in paraelectric BaTiO3 to be clarified. The narrow sheets of diffuse scattering, related to the famous anisotropic longitudinal correlations of Ti ions, are shown to be caused by the overdamped anharmonic soft phonon branch. This finding demonstrates that the occurrence of narrow sheets of diffuse scattering agrees with a displacive picture of the cubic phase of this textbook ferroelectric material. The presented methodology allows one to go beyond the harmonic approximation in the analysis of phonons and phonon-related scattering

Solid-state synthesis of NASICON (Na3Zr2Si2PO12) using nanoparticle precursors for optimisation of ionic conductivity

In this work, the effect of varying the size of the precursor raw materials SiO2 and ZrO2 in the solid-state synthesis of NASICON in the form Na3Zr2Si2PO12 was studied. Nanoscale and macro-scale precursor materials were selected for comparison purposes, and a range of sintering times were examined (10, 24 and 40 h) at a temperature of 1230 °C. Na3Zr2Si2PO12 pellets produced from nanopowder precursors were found to produce substantially higher ionic conductivities, with improved morphology and higher density than those produced from larger micron-scaled precursors. The nanoparticle precursors were shown to give a maximum ionic conductivity of 1.16 × 10−3 S cm−1 when sintered at 1230 °C for 40 h, in the higher range of published solid-state Na3Zr2Si2PO12 conductivities. The macro-precursors gave lower ionic conductivity of 0.62 × 10−3 S cm−1 under the same processing conditions. Most current authors do not quote or consider the precursor particle size for solid-state synthesis of Na3Zr2Si2PO12. This study shows the importance of precursor powder particle size in the microstructure and performance of Na3Zr2Si2PO12 during solid-state synthesis and offers a route to improved predictability and consistency of the manufacturing process

Renewable Energy Sources in Iel/Ow - Materials and Applications

The article describes the research area of Renewable Energy Sources Section of Electrotechnical Institute. It includes subject matter of fuel cell, particularly material science engineering and fuel cel implementation to various electrochemical and electrical devices. Two types of fuel cells were presented i.e. SOFC and PEMFC. Additionally, their exemplary, constructed applications were described.W artykule przedstawiono profil tematyki badawczej Pracowni Niekonwencjonalnych Źródeł Energii, dotyczący m.in. ogniw paliwowych od opracowań materiałowych, do ich impementacji w urządzeniach elektro-chemicznych i elektrycznych. Zaprezentowano dwa typy ogniw paliwowych (SOFC i PEMFC) oraz możliwości ich wykorzystania na przykładzie własnych opracowań aplikacyjnych

Ceramic superionic conductors in electrochemical devices

Przewodniki superjonowe charakteryzują się dużą przewodnością jonową, co predysponuje je do zastosowań w urządzeniach elektrochemicznych takich jak: ogniwa paliwowe, elektrolizery, czujniki i pompy tlenu. Niniejsza publikacja zawiera analizę możliwości wykorzystania wysokotemperaturowych elektrolitów ceramicznych w wymienionych urządzeniach. Na podstawie opracowanych zestawów materiałowych zaprojektowano i wykonano konstrukcje ogniwa paliwowego oraz czujnika i pompy tlenu. Porównawcze charakterystyki działania badanych urządzeń zaprezentowano dla materiałów bazujących na tlenku cyrkonu oraz bizmutu.High ionic conductivity is a basic property of superionic conductors what involves them to be applicable in electrotechnical devices such as fuel cells, electrolysers, sensors and oxygen pumps. The paper contains analysis of possibility to use hightemperature ceramic electrolytes in these devices. Basing on various materials being made single fuel cell, sensor and oxygen pump have been designed and constructed. The graphs and figures included in the paper show devices’ operation in terms of zirconium and bismuth oxide-based materials characterization

Usability evaluation of PEM fuel cell and supercapacitors application in the emergency power backup system

Na podstawie badań skonstruowanego zasilacza awaryjnego typu UPS bazującego na ogniwie paliwowym oraz superkondensatorach dokonano oceny sensowności wykorzystania powyższych zasobników energii w systemie awaryjnej generacji energii elektrycznej. Układ UPS zapewnia podtrzymanie podłączonych odbiorników elektrycznych dzięki bezpośredniej konwersji chemicznej energii wodoru na energię elektryczną, wykorzystując niskotemperaturowe ogniwo paliwowe (PEM-FC) oraz buforowe magazyny energii – superkondensatory. Implementacja układu typu stos ogniwa paliwowego – superkondensatory uwidacznia szereg ich zalet, w porównaniu do konwencjonalnych zasobników energii – akumulatorów. Zalicza się do nich długi czas pracy, duża ilość cykli ładowanie – rozładowanie, czy krótki czas osiągania ponownej gotowości do awaryjnego podtrzymywania zewnętrznych odbiorników. Jednak znane są również pewne wady tego typu rozwiązania będące głównie wynikiem zasady działania oraz sposobu obsługi ogniwa paliwowego. Praca zawiera opis budowy i sposobu działania zbudowanego zasilacza UPS oraz wyniki pomiarów wykonanych w warunkach zróżnicowanego obciążenia, na których podstawie porównano opisywaną konstrukcję do komercyjnie dostępnych, akumulatorowych zasilaczy UPS.Evaluation of FC/SC-based UPS has been done in terms of energy containers usability in the power emergency generation system. The Uninterruptible Power Supply delivers electric support for connected loads basing on hydrogen energy direct conversion into electricity with aid of low-temperature PEM fuel cell and additional energy carriers – supercapacitors. The installation of the hybrid as well as fuel cell stack and supercapacitors reveals significant advantages in comparison to the standard energy storage systems – batteries. Long time of operation, high number of duty cycles and short time of charging can be mentioned as an example. However, there are known some disadvantages which result from fuel cell principle of operation. The paper contains description of design and rules of operation, and measurement results that have been obtained under various conditions of the load. These results were then used to compare commercially available back-up systems with FC/SCbased UPS