BaZrO3-BaCeO3基復(fù)相質(zhì)子導(dǎo)體的制備及性能研究.pdf

1、鋯酸鹽系列質(zhì)子導(dǎo)體具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的晶粒電導(dǎo)率,然而其晶界電導(dǎo)率較低,導(dǎo)致總電導(dǎo)率不高,這限制了其在SOFC及其他器件上的應(yīng)用。本文著手于改善鋯酸鹽系列材料的燒結(jié)性能及晶界電導(dǎo)率,從而提高材料總電導(dǎo)率。
　　 首先,采用傳統(tǒng)的高溫固相法,以BaZrO3為主要基體物質(zhì),均相復(fù)合BaCeO3,并摻雜Y2O3制備了Ba(Zr0.9-xCex)Y0.1O3-δ(x=0.09、0.18、0.27)前軀體。通過對其燒結(jié)性能及電導(dǎo)率

2、的比較,優(yōu)選出B-0.27試樣進行下一步實驗。其次,研究了燒結(jié)助劑ZnO的添加量對B-0.27試樣燒結(jié)性能的影響。ZnO通過固溶作用促進試樣的燒結(jié),隨著ZnO添加量的增大,試樣燒結(jié)致密度增大；當(dāng)ZnO的添加量為2mol％時,燒結(jié)試樣(即BZ-2)具有最高的直流電導(dǎo)率,在濕H2中800℃時,直流電導(dǎo)率可達(dá)9.27×10-3 S／cm,組裝成燃料電池后,最高功率密度達(dá)12.4 mW／cm2。最后,制備并研究了添加三種不同種類無機鹽的復(fù)相質(zhì)子

3、導(dǎo)體。在BZ-2／NaOH復(fù)相體系中,NaOH能夠以熔融狀態(tài)存在于晶界處,提高了質(zhì)子在晶界處的擴散速度,質(zhì)子總電導(dǎo)率提高,800℃時達(dá)到10-2 S／cm數(shù)量級；在BZ-2／Na2CO3復(fù)相體系中,Na2CO3高溫分解,殘留在基體中的堿金屬氧化物較少,且其化學(xué)性質(zhì)活潑,可與多種物質(zhì)反應(yīng),很難確定其是否存在及存在方式,因此,Na2CO3的摻雜并沒有起到提高質(zhì)子電導(dǎo)率的作用,在600～800℃時電導(dǎo)率仍為10-3 S／cm數(shù)量級；在BZ-2