固体电解质的电化学性能研究.pdf

988 功 能 材 料 2004 年增刊 （35 ）卷 Gd O 掺杂CeO －δ固体电解质的电化学性能研究* 2 3 2 ∗ 1,2 2 2 2 1,2 宋希文 ，赵永旺 ，彭 军 ，赵文广 ，安胜利 (1. 北京科技大学 冶金学院，北京 100083 ；2. 内蒙古科技大学 材料科学与工程学院，内蒙古 包头 014010) 摘 要：利用交流阻抗技术（EIS）测试了Gd O 掺杂 过两条途径实现：一是减薄YSZ 固体电解质的厚度， 2 3 CeO2 －δ固体电解质的电导率。当测试温度低于 695℃ 从而降低 IR 电阻，为此发展了化学气相沉积、溶胶 时，阻抗谱由2 个变形的半圆弧组成；而高温时仅有 －凝胶沉积、真空溅射沉积及等离子喷涂等制备固体 1 个变形的半圆弧。固体电解质的晶格电导率、晶界 电解质薄膜的技术，已使固体电解质薄膜的厚度降低 电导率和总电导率与测试温度的关系服从 Arrhenius 到20 μm 以下；二是开发中低温下 （500~700 ℃）离 公式。材料的电导率随成型压力的增大先增大，然后 子电导率高的新型固体电解质，其中最具希望的固体 减小。随烧结温度的升高，材料电导率是升高的。 电解质材料有La Sr Ga Mg O 、掺杂CeO [5,6] 。 1-x x 0.8 0.2 3 2 关键词：掺杂 CeO2 －δ；电导率；固体电解质；交流 掺杂 CeO2 基固体电解质在中低温时具有良好的离子 阻抗谱 导电性，是一种较理想的中低温SOFC 固体电解质材 中图分类号：TQ174.75+ 8.11 文献标识码：A 料。为了提高CeO2 的离子电导率，通常在CeO2 掺杂 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊-0988-03 二价的碱土金属氧化物或三价的稀土氧化物。由于 Sm O 掺杂CeO 及Gd O 掺杂CeO 基固体电解质具 2 3 2 2 3 2 1 引 言 有最高的电导率，被认为是最具应用前景的中温 燃料电池是一种将化学能直接转变为电能的装 SOFC 固体电解质材料。本文制备了Gd2O3 掺杂CeO2 基固体电解质（GCO ），并利用交流阻抗技术测试了 置，由于燃料电池不受卡诺循环的限制，因此从理论 GCO 的电化学性能。 上讲，它可将燃料能量的 90 ％转化为可利用的电和 热，这是火力发电所无法比拟的。另外，燃料电池在 2 实 验 运行过程中具有良好的安全可靠性、环境友好性、操 作性能和灵活性。这些优点赋予了燃料电池极强的生 2.1 样品的制备 命力和长远的发展潜力。固体氧化物燃料电池 利用共沉淀法制备Gd O 掺