氧化釤摻雜氧化鈰固體電解質(zhì)的電子電導(dǎo)研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是歷經(jīng)水力、火力和核能之后的第四代新型高效發(fā)電技術(shù)。在SOFC中，固體電解質(zhì)是其最重要也是最核心的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接決定了電池的電化學(xué)性能，所以探索尋求優(yōu)良的固體電解質(zhì)材料成為SOFC研究的一個重要方向。
　　采用溶膠-凝膠法制備了Ce0.8Sm0.2O1.9固體電解質(zhì)粉體，并對其進(jìn)行了物相分析和電化學(xué)性能研究。
　　固體電解質(zhì)粉體的XRD測試結(jié)果表明，Ce0.8Sm0.2O1.9粉體的

2、晶胞結(jié)構(gòu)與CeO2為同構(gòu)關(guān)系，并且Sm2O3已經(jīng)固溶到CeO2中構(gòu)成具有立方螢石結(jié)構(gòu)CeO2基固溶體。制備的Ce0.8Sm0.2O1.9粉體經(jīng)200MPa壓力成型，將成型的Ce0.8Sm0.2O1.9電解質(zhì)素坯在空氣氣氛中于1450℃下燒結(jié)2h，得到致密性良好的Ce0.8Sm0.2O1.9電解質(zhì)條形試樣。應(yīng)用熱膨脹儀測試SDC固體電解質(zhì)在氮氣、空氣和氫氣氣氛下的熱膨脹系數(shù)，其數(shù)值分別為12.077×10-6 K-1、12.481×10-

3、6 K-1和20.826×10-6 K-1。
　　采用交流阻抗分析法測定氮氣、空氣和氫氣氣氛下SDC固體電解質(zhì)材料的電導(dǎo)率，結(jié)果表明電解質(zhì)材料在氫氣氣氛下電導(dǎo)率最大，空氣氣氛下的電導(dǎo)率次之，氮氣氣氛下的電導(dǎo)率最小。
　　組裝(-)denseAl2O3,Pt|Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)|Pt, O2(+)的氧離子阻塞電極。采用Hebb-Wagner離子阻塞電極法測定了Ce0.8Sm0.2O1.9在氮氣、空氣和氫氣氣

4、氛下的電子導(dǎo)電率。結(jié)果表明，氮氣氣氛下的電子電導(dǎo)率和空氣氣氛下的電導(dǎo)率數(shù)量級相同，在測量溫度范圍內(nèi)Ce0.8Sm0.2O1.9固體電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率在10-8～10-6mS·cm-1之間，數(shù)據(jù)差距不大，但氫氣氣氛下的電子電導(dǎo)率數(shù)值在10-6～10-4mS·cm-1之間。說明氫氣對Ce4+的還原對電子電導(dǎo)率產(chǎn)生的影響比氧分壓對電子電導(dǎo)率的影響要大。
　　用絲網(wǎng)印刷方法制備陽極支撐固體氧化物燃料電池NiO-SDC/SDC/BSCF和N

5、iO-SDC/YSZ/SDC/BSCF。NiO-SDC/SDC/BSCF燃料電池在600℃、650℃、700℃和750℃下獲得最大輸出功率密度分別為766mW/cm2、1203mW/cm2、1093mW/cm2和692mW/cm2，相應(yīng)的單電池的開電壓分別為0.863V、0.822V、0.737V和0.661V。NiO-SDC/YSZ/SDC/BSCF陽極支撐的單電池在600℃、650℃、700℃和750℃下獲得最大的輸出功率密度分別為