Ta摻雜對BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ電解質材料性能的影響

蘇金瑞，南怡晨，何 豪，趙瑩瑩

(鄭州大學 物理工程學院，河南 鄭州450001)

Ta摻雜對BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ電解質材料性能的影響

蘇金瑞，南怡晨，何 豪，趙瑩瑩

(鄭州大學 物理工程學院，河南 鄭州450001)

采用檸檬酸鹽燃燒法和固相反應相結合的方法制備BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ(BCIY)和摻雜Ta的BaCe0.7Ta0.1In0.1Y0.1O3-δ(BCTIY)電解質粉體,在200 MPa壓力下干壓成型后在不同溫度下燒結成電解質片，并使用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和電化學工作站分別對樣品的物相、微觀結構和電導率進行了表征.XRD結果顯示，1 000 ℃煅燒5 h的BCIY和BCTIY均表現出單一的鈣鈦礦相.收縮率和SEM結果顯示，BCIY在1 250 ℃下就可以燒結致密，摻雜Ta的BCTIY在1 350 ℃下也可以燒結致密.在空氣和濕潤的H2氣氛下BCTIY的電導率比BCIY的略有降低.在CO2和沸水環境下，BCTIY比BCIY明顯表現出較好的化學穩定性.研究結果表明：BCTIY有望成為中低溫固體氧化物燃料電池穩定的電解質材料.

質子導體；固體氧化物燃料電池；BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ；BaCe0.7Ta0.1In0.1Y0.1O3-δ；燒結活性；化學穩定性；電導率

0 引言

1 實驗部分

1.1 實驗藥品

Ba(NO3)2;Y(NO3)·6H2O;In(NO3)3·5H2O；Ta2O5;檸檬酸(C6H8O7·H2O);Ce(NO3)3·6H2O(均為天津科密歐化學試劑有限公司)，氨水(NH3·H2O)，無水乙醇(天津風船化學試劑科技有限公司)，濃硝酸(洛陽市化學試劑廠).

1.2 電解質制備

用檸檬酸鹽燃燒法和固相反應相結合的方法合成BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ(BCIY)和BaCe0.7Ta0.1-In0.1Y0.1O3-δ(BCTIY).按化學計量比稱取Ba(NO3)2、Ce(NO3)3·6H2O、Y(NO3)·6H2O、In(NO3)3·5H2O溶于適量的去離子水中，混合攪拌30 min后加入金屬離子摩爾量1.5倍的檸檬酸，用氨水調節PH值增至7，形成黃色溶液(合成BCTIY時在形成的黃色溶液中加入不溶于水和酸的Ta2O5，得到含有不溶性Ta2O5的黃色溶液).然后加熱攪拌，使其充分絡合并除去多余的水分，等到溶液變得較……