氧化鈧穩(wěn)定氧化鋯固體電解質的制備.pdf

1、在固體氧化物燃料電池中,電解質的選擇和制備是最重要的環(huán)節(jié)之一。目前SOFC電解質材料研究最多的是氧離子導體,其中氧化鋯基電解質由于具有優(yōu)良的導電性能、機械性能和廣泛的應用范圍而成為研究熱點。其中Y2O3穩(wěn)定ZrO2(YSZ)作為最傳統、應用最廣泛的SOFC電解質材料,其主要存在的問題是工作時不穩(wěn)定,電導率低。因此,本文對Sc2O3穩(wěn)定ZrO2(ScSZ)新型電解質材料進行深入探索并對其制備工藝、性能特點作出詳細的研究。
　　本文采

2、用溶膠凝膠法制備(Sc2O3)x(ZrO2)1-x新型電解質材料對干凝膠前驅體進行TG-DSC熱分析得出在溫度達到222℃時出現較弱的吸熱峰和11.8％的失重,這是因為前驅體殘余水分的蒸發(fā)和有機溶劑的揮發(fā)造成的。當溫度達到262℃時出現較寬的放熱峰和40％的失重,則是因為有機基團的熱分解、燃燒和非晶態(tài)ZrO2的形成導致。
　　采用XRD物相分析和顆粒粒度分析測定,對(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質粉體特性進行探究。XRD物

3、相分析發(fā)現,隨著Sc2O3含量的增加,物相組成逐漸由單斜相ZrO2向四方相和立方相ZrO2轉變。當x在8～10mol％范圍內時,主要是以四方相和立方相ZrO2構成,Sc2O3起到了穩(wěn)定ZrO2的作用。對電解質粉體粒度分析表明,(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質粉體平均顆粒粒徑均在0.7μm左右。
　　電解質粉體單向壓力成型,在1550℃-1600℃高溫燒結。應用SEM觀察斷口微觀形貌表明,(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電

4、解質隨著燒結溫度的升高,晶粒尺寸增大,致密度提高。當燒結溫度相同時,隨著Sc2O3含量的增加,燒結體氣孔減少,致密度增大。
　　對(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質進行電化學分析發(fā)現,溫度和Sc2O3摻入量對ScSZ電解質的電導率和活化能產生影響。隨著測試溫度的升高,ScSZ電解質的電導率增大(800℃時最大可達到0.0952S/cm)。電導活化能隨著Sc2O3摻入量的增大而降低。
　　由于Sc2O3穩(wěn)定ZrO2電解質