锆酸盐无机盐复相质子导体的制备和性能研究

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1、中文摘要Y掺杂的BaZ而3基钙钛矿型高温质子导体具有良好的化学稳定性和较高的晶粒电导率，是固体氧化物燃料电池用电解质隔膜的重要候选材料。然而，烧结温度高、总电导率偏低是其实用化面临的最大障碍。本论文以制备锆酸钡／无机盐复相质子导体为目的，首先详细研究了改善基体锆酸钡材料烧结性能的方法，最终成功制备出了锆酸钡／无机盐复相质子导体。采用高温固相法制备BaZro．9Yo．102．95(BzYlO)基体材料，引入B203作为烧结助剂。研究表明，加入适量的B203(O．75wt％)可以使BZYl0的烧结温度降低到1500℃，保温时间缩短为6h，与未掺入B203的BzYlO相比，体系电性能没有明显降低。

2、过量B203(>0．75wt％)的加入将会使其以第二相形式存在于烧结体中，并降低材料的烧结性能和电性能。采用柠檬酸络合法制备出高比表面积超细BZYl0粉体，在加入O．75耐％B203后进一步使体系在1400℃／6h下即可达到烧结。电导率研究表明，柠檬酸络合法合成体系的电性能与固相法合成体系在1500℃／6h得到的基本一致。在1350℃／4h的烧结条件下，制备了BZYlO／无机盐(硫酸钾、氯化钠、氟化钙)复相质子导体。研究表明，BzYl0／K2S04复相材料的直流电导率对比单相材料BZYl0提高了一个数量级以上，在700℃时为4．5×10。4s／cm。对K2s04与BzYl0复合方式进行探讨，

3、结果表明凝胶包覆法可以有效改善复相材料的烧结性能，提高体系电导率，在700℃下的直流电导率达到了1．5×10’3S／cm。关键词：BaZro．9Yo．102．95，质子导体，B203，BZYlO／无机盐复相质子导体ABSTRACTProtonicconductorofY-dopedzirconatesexllibitsgoodchernicalstabil时andK曲bumconductiV吼HoweVer，its10wtotalconductiV埘a11dhighsm嘶ngteInperamreremaillthemaillobstaclesinitshigh-draillapplicat

4、ionsaselecn．01ytesofsolids协temelcells(SOFC)．T11isworkdealswithcoIllpositesofhigh-temperatureprotonconductorsBaZr0．9Yo．102．5(BZY1O)andinorgi缸ccompoundssuchassulphatesandcllIorides．ThefirStst印istodecreaset11esinteringt锄peratureofBZY1O．FumlenIlore，heterogeneouscompositeswerefab^catedwithBZY10asmatI奴an

5、dsome证lorganicsaltsasdispersant．ThesinteringtemperatureofBZY1Opr印aredbycoIⅣentionalsolid-statereactionisVe巧hi曲．ItisfoundthatB203isa11efI、ectiVesillteringaidforzirconates．ThesiIlteringbehaviorandmeDCelectricalconductiVityofBZYl0sanlplewitll0．75wt％B203sinteredat1500℃for6hareasgoodasthoseofundopedBZYl

6、O．TheoverdopedB203(>0．75wt％)remailledinthesamplesandfomedasecondaryphasemathasapositiVee腩ctonsimemgbehaViorbutanegatiVee能ctonDCelectricalconductivi够ofBZYl0．ThepowdersofBZY1Owithhi曲specificsurfaceareasaresynthesizedbyaglyciIle—11itratecombustionsynthesisprocess．Wimtheuseof0．75wt％B203asasintedngaid，t

7、heBZY10protonconductorcouldbealmostmllydensifiedat1400℃for6h．TheDCelectricalconductiVi够isashighasthatofthesamesystempr印aredbysolid—statereaction．Threek协dsofbariumz沁onate／saltcompositesaresuccesemllyf．abrica