鋯酸鹽-無機(jī)鹽復(fù)相質(zhì)子導(dǎo)體的制備和性能研究.pdf

1、Y摻雜的BaZrO3基鈣鈦礦型高溫質(zhì)子導(dǎo)體具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的晶粒電導(dǎo)率，是固體氧化物燃料電池用電解質(zhì)隔膜的重要候選材料。然而，燒結(jié)溫度高、總電導(dǎo)率偏低是其實用化面臨的最大障礙。本論文以制備鋯酸鋇/無機(jī)鹽復(fù)相質(zhì)子導(dǎo)體為目的，首先詳細(xì)研究了改善基體鋯酸鋇材料燒結(jié)性能的方法，最終成功制備出了鋯酸鋇/無機(jī)鹽復(fù)相質(zhì)子導(dǎo)體。 采用高溫固相法制備BaZr0.9Y0.1O2.95(BZY10)基體材料，引入B2O3作為燒結(jié)助劑。研究表

2、明，加入適量的B2O3(0.75wt％)可以使BZY10的燒結(jié)溫度降低到1500℃，保溫時間縮短為6h，與未摻入B2O3的BZY10相比，體系電性能沒有明顯降低。過量B2O3(>0.75 wt％)的加入將會使其以第二相形式存在于燒結(jié)體中，并降低材料的燒結(jié)性能和電性能。 采用檸檬酸絡(luò)合法制備出高比表面積超細(xì)BZY10粉體，在加入0.75wt％B2O3后進(jìn)一步使體系在1400℃/6h下即可達(dá)到燒結(jié)。電導(dǎo)率研究表明，檸檬酸絡(luò)合法合成體

3、系的電性能與固相法合成體系在1500℃/6h得到的基本一致。 在1350℃/4h的燒結(jié)條件下，制備了BZY10/無機(jī)鹽(硫酸鉀、氯化鈉、氟化鈣)復(fù)相質(zhì)子導(dǎo)體。研究表明，BZY10/K2SO4復(fù)相材料的直流電導(dǎo)率對比單相材料BZY10提高了一個數(shù)量級以上，在700℃時為4.5×10-4S/cm。對K2SO4與BZY10復(fù)合方式進(jìn)行探討，結(jié)果表明凝膠包覆法可以有效改善復(fù)相材料的燒結(jié)性能，提高體系電導(dǎo)率，在700℃下的直流電導(dǎo)率達(dá)到了