中溫固體電解質(zhì)Ce0.8Gd0.2-xYxO2-δ(x=0，0.05，0.10)的制備與性能研究

韓 健，林曉敏

(北華大學(xué)物理學(xué)院，吉林吉林132013)

固體氧化物燃料電池(SOFC)是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，具有效率高，環(huán)境友好，燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，在能源、化工、交通和航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，SOFC單體電池由致密電解質(zhì)和多孔陰陽極組成，電解質(zhì)是其核心部件，電解質(zhì)的性能直接影響SOFC的商業(yè)化應(yīng)用，因此尋找結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電導(dǎo)率高，致密的固體電解質(zhì)材料具有重要意義.稀土摻雜CeO2基電解質(zhì)在中溫(600～800℃)具有比傳統(tǒng)的SOFC電解質(zhì)釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)更高的離子電導(dǎo)率和電極材料較好的化學(xué)穩(wěn)定性，而引起人們廣泛的重視，成為中溫SOFC電解質(zhì)的重要候選材料大量研究表明，在稀土單摻雜體系Ce1-xRExO2-δ中，稀土摻雜量x=0.2時材料電導(dǎo)率最高，活化能最低，其中Sm和Gd的摻雜體系具有較好的電性能，相同含量的稀土摻雜，雙摻雜體系比單摻雜體系具有更多的氧空位無序性和較低的氧離子遷移活化能而成為人們尋找性能優(yōu)良材料的研究熱點(diǎn)［1-8］.

本文利用溶膠-凝膠法合成雙稀土摻雜Ce0.8Gd0.2-xYxO2-δ(x=0，0.05，0.10)固體電解質(zhì)，研究釔摻雜量不同對材料的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響.

1 實驗部分

1.1 試劑與測試儀器

Ce(NO3)3·6H2O(純度≥99%)，Gd2O3(純度≥99.9%)，Y2O3(純度≥99.99%)，檸檬酸(C6H8O7·H2O，純度≥99.5%)和濃硝酸，均為分析純試劑.

利用荷蘭帕納科X’＇Pert PRD MPD型Cu靶X射線衍射儀測定樣品晶體結(jié)構(gòu)，掃描范圍為20°～80°;利用 FLUKE PM6306型阻抗譜儀測定樣品的交流阻抗譜，測試溫度為300～800℃，測量頻率范圍50～1 MHZ;利用Zview 2阻抗譜分析軟件分析樣品的電阻;利用Renishaw廠家生產(chǎn)的inVia型號激光共聚焦拉……