GDC固體電解質(zhì)離子與電子電導(dǎo)率研究.pdf

1、傳統(tǒng)的 SOFC通常把氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）作為氧化物電解質(zhì)材料。為了保證YSZ電池使用時具有高的離子電導(dǎo)率，其工作溫度必須在900-1000℃之間。若SOFC長期在較高的溫度下運(yùn)行，會引起電解質(zhì)與電極之間熱膨脹系數(shù)不匹配等問題，同時還增大了運(yùn)營成本。因而，開發(fā)新型的在中低溫下適合于 SOFC使用的固體電解質(zhì)材料成為當(dāng)今的研發(fā)方向。而摻雜 CeO2基固體電解質(zhì)在中低溫（500-800℃）下就可以獲得較高的離子電導(dǎo)率，有效避免了長時間

2、的高溫工作對SOFC所帶來的損害。
　　但在還原性氣氛或低氧分壓下，摻雜 CeO2基固體電解質(zhì)中的 Ce4+會向 Ce3+轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生部分電子電導(dǎo)率。而電子電導(dǎo)率得產(chǎn)生，使 SOFC的開路電壓降低，輸出功率減小，降低了SOFC的綜合使用性能。
　　本文采用溶膠—凝膠法合成Gd2O3摻雜CeO2的Ce0.8Gd0.2O1.9固體電解質(zhì)，通過綜合熱分析儀（TG-DTA）、多晶 X射線衍射儀（XRD）及掃描電子顯微鏡（SEM）等設(shè)備

3、，分別對粉體和電解質(zhì)基片進(jìn)行了性能表征，得到了性能優(yōu)良的固體電解質(zhì)材料。實驗應(yīng)用Hebb—Wagner極化法和交流阻抗譜分析(AC impedance)法，測定Ce0.8Gd0.2O1.9固體電解質(zhì)在不同氣氛（空氣、X（O2）=10%、氮?dú)猓┫码妼?dǎo)率隨溫度變化的規(guī)律以及在低氧分壓下電子電導(dǎo)率隨溫度變化的規(guī)律。
　　實驗結(jié)果表明，GDC固體電解質(zhì)的總電導(dǎo)率隨著氧分壓的降低而減小，其活化能隨著氧分壓的降低而增大。通過 Hebb—Wag