Equivalent circuit analysis was undertaken on a mixed conductor electrode/solid oxide electrolyte system. In a limited case where surface reaction is the predominant rate-controlling process, the equivalent circuit was simplified to parallel connection of a resistor (surface reaction resistance) and a capacitor (chemical capacitance due to oxygen nonstoichiometry). Equilibrium oxygen vacancy concentration was correlated with the chemical capacitance. The model was applied to a dense film of <mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">La</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Sr</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">CoO</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>δ</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math>La0.6Sr0.4CoO3−δ deposited on a sintered plate of <mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ce</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Gd</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mo>O</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1.95</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math>Ce0.9Gd0.1O1.95 by a laser ablation method. Frequency response of the electrochemical impedance was measured under dc bias at 873-1073 K in <mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mo>O</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>­</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Ar</mml:mi></mml:math>O2­Ar gas mixtures. The observed capacitance was extremely large, e.g., around 0.1 to 1 <mml:math display="inline"><mml:mo>F</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">cm</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>Fcm−2 for the 1.5 μm thick film. The oxygen vacancy concentration in the film was calculated from the capacitance and compared with the literature data measured by thermogravimetry. The film was found to show smaller oxygen nonstoichiometry. The enthalpy for oxygen vacancy formation in the film was about 40 kJ mol <mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math>−1 larger than the bulk. © 2002 The Electrochemical Society. All rights reserved.

The preferential site for oxygen isotope exchange was investigated on layered films of <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>La2−xSrxCoO4 <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1.0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>(x=0.5,1.0)/La0.6Sr0.4CoO3 prepared by pulsed laser deposition (PLD) on a polycrystalline <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Ce</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.9</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Gd</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.95</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Ce0.9Gd0.1O1.95 . An isotope exchange experiment was performed at 773 K in <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mmultiscripts><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mprescripts></mml:mprescripts><mml:none></mml:none><mml:mrow><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:mmultiscripts></mml:mrow></mml:math>O18 -enriched oxygen of <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>0.2</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:mtext>Pa</mml:mtext></mml:mrow></mml:math>0.2×105Pa . Three-dimensional imaging of secondary ion mass spectrometry (SIMS) was carried out to visualize the isotope distribution. The SIMS images suggested that there are fast oxygen-incorporation paths along the hetero-phase interface of <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>La2−xSrxCoO4/La0.6Sr0.4CoO3 . The results have reproduced our former findings on the fast oxygen surface exchange with <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>La</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Sr</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0.4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>CoO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>La2−xSrxCoO4/La0.6Sr0.4CoO3 composite polycrystals.