用于IT-SOFCs的ZrO-,2-基固體電解質(zhì)材料的制備與性能研究.pdf

1、本論文重點側(cè)重于研究了不同摻雜劑穩(wěn)定的ZrO2基電解質(zhì)材料的制備與性能。文章的前半部分主要回顧及對比了目前常見的幾種電解質(zhì)材料，并著重介紹了ZrO2基電解質(zhì)材料的導(dǎo)電機(jī)理及研究進(jìn)展。 傳統(tǒng)的濕化學(xué)方法難以制備無團(tuán)聚的納米晶粉體，因此本實驗中采用共沉淀-無機(jī)膠化工藝來制備穩(wěn)定ZrO2粉體。為了研究不同摻雜劑對電解質(zhì)電性能的影響，實驗選用5種不同的成分配比(8YSZ、8YbSZ、10GdSZ、4Yb-8YSZ、5Gd-8YSZ)。X

2、RD及SEM分析結(jié)果顯示，實驗制備所得的粉體均為完全立方相結(jié)構(gòu)，粉末呈球狀，粒度為10～20μm，并且分散性較好。 實驗采用干壓成型及常壓燒結(jié)的方法來制備陶瓷電解質(zhì)，選用5種不同溫度進(jìn)行燒結(jié)。由于初始粉體活性較高、各組分分布較均勻以及微量Al2O3的加入，使得陶瓷的燒結(jié)在1400℃時幾乎達(dá)到完全致密。隨著燒結(jié)溫度的進(jìn)一步升高，離子電導(dǎo)率的變化不大，并且當(dāng)燒結(jié)溫度在1450℃～1550℃之間時達(dá)到最佳。實驗所制備的5種不同組分的電

3、解質(zhì)材料中，在450℃～700℃測試范圍內(nèi)8YbSZ具有最高的離子電導(dǎo)率，其電導(dǎo)率在500℃即達(dá)到1×10-3S·cm-1，達(dá)到作為中溫燃料電池電解質(zhì)的基本要求。4Yb-8YSZ及5Gd-8YSZ樣品的電導(dǎo)率并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，這大概是由于摻雜量過高導(dǎo)致材料中自由氧空位濃度的降低所致。微量Al2O3的加入促進(jìn)了致密化過程，降低了燒結(jié)溫度，其對電解質(zhì)材料的電導(dǎo)率有兩種效果相反的作用，這兩種作用的最終結(jié)果是微不足道的。 實驗對8Y