Ba_(1.03)Ce_(0.9-x)Zr_xTm_(0.1)O_(3-α)固体电解质的化学稳定性和电性能(英文)

用高温固相反应法制备了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.9-xZrxTm0.1O3-a固体电解质。分别用粉末X-射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）方法表征了这两种材料的相组成和断面形貌，测定了它们在900℃下，CO2以及水蒸气气氛中的化学稳定性。在500～900℃温度范围内．分别用气体浓差电池方法和交流阻抗谱技术研究了材料在不同气体气氛中的离子导电性,研究了以这两种材料为固体电解质的氢一空气燃料电池性能。结果表明，Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm0.1O3-a材料为单一钙钛矿型斜方晶结构，Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-a。材料为单一钙钛矿型立方晶结构。2种材料均具有较高的致密性和化学稳定性。在500—900℃温度范围内、湿润氢气中，Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm0.1O3-a材料表现为纯的离子导电性，而Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-a材料表现为离子和电子的混合导电性；在湿润空气中，两种材料均表现为质子、氧离子和电子空穴的混合导电性；在氢-空气燃料电池条件下，均表现为质子、氧离子和电子的混合导电性。以这两种材料为固体电解质的氢-空气燃料电池均能稳定地工作。在相同实验条件下，Ba1.03Ce0.7Zr0.2Tm.01O3-a。材料的离子导电性及其氢一空气燃料电池性能均高于Ba1.03Ce0.5Zr0.4Tm0.1O3-a材料。

Ba_(0.98)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体电解质的离子导电性

用高温固相反应法制备了非化学计量性固体电解质Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α,分别用氢浓差电池及氧浓差电池方法研究了在 60 0～ 10 0 0℃范围Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α的离子导电特性。结果表明 ,Ba0 .98Ce0 .9Y0 .1O3 -α固体电解质在氢气气氛中几乎为纯质子导体 。

Ba_(0.95)Ce_(0.9)Y_(0.1)O_(3-α)固体氧化物的离子导电性及其燃料电池性能

以Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α氧化物陶瓷为固体电解质 ,以多孔性Pt为电极材料 ,分别组成氢、氧浓差电池和氢_空气燃料电池 ,测定了 6 0 0～ 10 0 0℃范围内的浓差电池电动势 ,燃料电池的放电性能和电极极化性能 .结果表明 ,Ba0 .95Ce0 .9Y0 .1O3-α在氢气氛中几乎是一个纯质子导体 ,在氧气氛中是氧离子与电子空穴的混合导体 ,氧离子迁移数在 0 .3～ 0 .5之间 ,在氢_空气燃料电池条件下显示出混合离子 (质子 +氧离子 )导电性 ,总离子迁移数大于 0 .9.该燃料电池性能良好 ,Pt电极极化性能很小 ,最大输出电流密度为 6 80mA·cm- 2 (10 0 0℃ ) ,最大输出功率密度为 16 0mW·cm- 2 (10 0 0℃ ) .

高温质子导体Ba(Ce_(0.8)Zr_(0.2))_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)的合成与性能

采用低温燃烧法合成掺Zr的新型高温质子导体Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ陶瓷粉体。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及激光粒度仪分别对粉体的晶型、微观形貌和粒度分布进行分析。通过控制柠檬酸用量与金属离子摩尔总量的比,直接制备出具有斜方晶钙钛矿结构的纯Ba(Ce0.8Zr0.2)0.9Y0.1O3-δ超细粉体,且粉体粒度分布均匀,平均粒径为5.55μm。粉体烧结性能实验结果表明,粉体在1 200℃发生烧结,在1 300℃下烧结致密,相对密度达到94.32%。

Ba_(0.9)La_(0.1)Ce_(0.7)Zr_(0.2)Nd_(0.1)O_(3-α)陶瓷的化学稳定性和离子导电性

用高温固相反应法制备了Ba0.9La0.1Ce0.7Zr0.2Nd0.1O3-α陶瓷。粉末X-射线衍射(XRD)结果表明,该材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构,在高温下、CO2或水蒸气气氛中具有较高的稳定性。在500～900℃温度范围内,分别用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法研究了材料在不同气体气氛中的离子导电特性,并与Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的导电特性进行了比较。结果表明,在500～900℃温度范围内,干燥和湿润的氢气、氮气、空气和氧气气氛中,材料的电导率均随着温度升高和氧分压增加而增加,且材料在湿润气氛中的电导率稍高于相应的干燥气氛中的电导率(氢气气氛中则相反)。在湿润氢气中,材料的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体;在干燥空气中,材料的氧离子迁移数为0.087～0.155,是一个氧离子与电子空穴的混合导体;在湿润空气中,材料的质子迁移数为0.001～0.004,氧离子迁移数为0.160～0.198,是一个质子、氧离子和电子空穴的混合导体。材料在干燥和湿润空气中的氧离子电导率均高于相同条件下Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的氧离子电导率。

Ba_(0.9)Sr_(0.1)Ce_(0.9)Nd_(0.1)O_(3-α)陶瓷的离子导电性

用高温固相反应法制备了质子导电性陶瓷Ba0.9Sr0.1Ce0.9Nd0.1O3-α。用粉末X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对该陶瓷材料进行了表征;用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法研究了材料在500~900℃温度范围内、不同气体气氛中的离子导电性,并与BaCe0.9Nd0.1O3-α和Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α材料的导电性进行了比较。结果表明,该陶瓷材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构,具有良好的致密性,在高温下、CO2或水蒸气气氛中具有较高的稳定性。在湿润氢气气氛中、500~800℃温度范围内,材料的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体;在900℃下,质子迁移数为0.964,是一个质子与电子的混合导体,质子迁移数高于BaCe0.9Nd0.1O3-α（在700~900℃温度范围内,质子迁移数为0.95）。在湿润空气气氛中,材料的质子迁移数为0.019~0.032,氧离子迁移数为0.093~0.209,是一个质子、氧离子和电子空穴的混合导体,总电导率高于Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α。在氢-空气燃料电池条件下,材料的离子迁移数为0.957~0.903,是一个质子、氧离子和电子的混合导体,离子电导率高于Ba0.9Ca0.1Ce0.9Nd0.1O3-α。

Ba0.95Ce0.9Y0.1O3—α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质，Pt为电极，组成氢－空气燃料电池，测定了该电池600－1000℃下电流－电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子（质子、氧离子、电子空穴）迁移数及其电导率。实验表明，该电池放电性能良好，能稳定地输出电能，1000℃时的最大输出电流密度为680mA·cm^-2。正、负Pt电极极化特性很小，放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生。在氢－空气燃料电池条件下，Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子（质子＋氧离子）导电性。随着温度升高，质子迁移数减小而氧离子迁移数增大，当温度为780℃时，质子和氧离子迁移数相同（0．46），在低于780℃时，质子电导占优势，而在高于780℃时，氧离子电导占优势。

非化学计量组成Ba_(1.03)Ce_(0.5)Zr_(0.4)La_(0.1)O_(3-α)的化学稳定性和离子导电性

用高温固相反应法合成了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α质子导体.粉末X射线衍射(XRD)结果表明,该材料为单一钙钛矿型BaCeO3斜方晶结构,在高温下、CO2或水蒸气气氛中具有较高的稳定性.扫描电子显微镜(SEM)观察分析表明,材料经1550℃烧结20h非常致密.在500～900℃温度范围内,用交流阻抗谱技术测定了材料在湿润氢气和湿润空气气氛中的电导率;用气体浓差电池方法测定了材料在湿润氢气、湿润空气气氛中和氢-空气燃料电池条件下的离子迁移数,研究了材料的离子导电特性,并与化学计量组成的BaCe0.5Zr0.4La0.1O3-α材料进行了比较.结果表明,在500～900℃温度范围内、湿润氢气气氛中,Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α材料的质子迁移数为1,是一个纯质子导体.在湿润空气气氛中,材料的氧离子迁移数为0.688～0.170,质子迁移数为0.218～0.017,是一个氧离子、质子和电子空穴的混合导体.在氢-空气燃料电池条件下,材料的离子(氧离子+质子)迁移数为0.990～0.796,是一个氧离子、质子和电子的混合导体.与化学计量组成的BaCe0.5Zr0.4La0.1O3-α材料相比较,在相同实验条件下非化学计量组成的Ba1.03Ce0.5Zr0.4La0.1O3-α材料具有较高的电导率和离子迁移数.