多元复合掺杂zrolt2gt固体电解质材料的研究

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1、中文摘要作为一种新型发电方式，固体氧化物燃料电池(SOFC)的潜力是相当巨大的。发展中温SOFC成为SOFC研究与开发的热点和趋势。本实验通过对Zr02电解质材料进行多元复合掺杂改性系统研究，造成晶格畸变，增大氧空位迁移通道R，提高试样电导率，以期用于中温SOFC。采用传统高温固溶法制备了Y203、Yb203、Sc203(Dy203)、A1203和CaO多元复合掺杂的Zr02固体电解质材料。在Zr02中添加适量由Y203、Yb203、Sc203(Dy203)组成的复合掺杂剂，当复合添加组成为8～8．6m01％时，试样电导率得到显著提高(1000℃，0、19S／cm)，电导活

2、化能降低，该材料在1000℃下工作，运行900h时仍具有较高电导率f约0．15S／em)，具有较好的抗衰老性。然而，该材料的烧结性(相对密度约95％)和强度(弯曲强度约100MPa)有待于提高，因此继续添加少量A1203，CaO以及二者的混合物。结果表明，少量A1203对材料电性能影响较小，但提高了试样的相对密度(～2．3％)和强度(～30％)；少量CaO的添加虽然使材料的相对密度略微增大，但却降低了试样电导率(～50％)和强度。采用燃烧法制备相同组成的复合掺杂Zr02材料，以期提高组分均匀性和烧结活性。由于多元组分反应复杂，使得材料各方面性能未能体现出应有的优势，试样10

3、00℃电导率达0．15S／cm，相对密度(约94％)和强度均较低。关键词：SOFCYSZ复合添加剂电导率甘氨酸ABSTRACTAsanewwayofpowergeneration，SolidOxideFuelCell(SOFC)hascausedawideattentioninrecentyears．ThedevelopmentofIT-SOFChasbeenthehotissuesandhasbecomethetendencyfortheresearchanddevelopmentofSOFC．Inthispaper，TheZr02dopedbymulti—element

4、swasstudied，whichmadecrystal1atticedistorsionandenhancedtheoxygenvacancytransferpassageradiiandconductivity．ThismaterialisexpectedtobeusedfortheelectrolyteofIT-SOFC．TheZr02electrolytematerialsdopedbymulti—elements(Y203，Sc203，Dy203，Yb203，A1203andCaO)werepreparedbyhigh-temperaturesolid—state

5、method．Thehigh·temperatureconductivityofsampleswasenhancedremarkably，reaching0．19S／cmat1000。C，withthetotaladditivesintherangeof8～8．6m01％．Theagingpropertywasgood．thehigh-temperatureconductivity(10000C)remainedabout0．15S／cmafterworkingfor900h．Whilethesinterability(relativedensity，-95％)andben

6、dingstrengthwouldbeenhanced．ItisexpectedthatsinterabilityandmechanicalpropertycanbefurtherimprovedbyinclusionofsmallamountofA1203and／orCaOintothemulti—elementsdopedZr02materials．TheadditionofsomeamountofA1203reducedtheconductivityalittle，butenhancedrelativedensity(～2．3％)andbendingstrength(

7、～30％)ofsamplesrespectively．TheadditionofsomeamountofCaOreducedbendingstrengthandconductivity(-50％)ofsamples．Thesamecompositionssampleswerepreparedbycombustionsynthesis，inordertoimprovethesamplessinterabilityfurtherandmakemulti—elementsmixwell．Allpropertiesofsa