Ca²⁺/Pr³⁺共掺Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ电解质的制备及其离子导电性能研究

摘要

氧化铈基电解质被认为是中低温理想的固体氧化物燃料电池电解质之一．其中Sm³⁺掺杂氧化铈Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ（SDC）电解质表现出良好的离子电导率和稳定性．但长期低氧分压环境下，体系中部分Ce⁴⁺易被还原为Ce³⁺而产生一定的电子电导，造成电池内局部短路，材料的离子电导率随之降低．基于上述现状，采用共掺杂策略，通过溶胶凝胶法制备Ca²⁺/Pr³⁺共掺SDC电解质材料，以期进一步改善Ce⁴⁺的还原问题．通过多种表征手段对该系列材料的物相组成、微观形貌及电化学性能进行分析．实验结果表明：Ce_0.8Sm_0.1Pr_0.08Ca_0.02O_2-δ（PCSDC2）电解质在离子活化能降低的同时致密度得到一定的提升．600℃时，PCSDC2电解质的离子电导率较原有SDC提升了2.90倍．

关键词

固体氧化物燃料电池 / 氧化铈基电解质 / 掺杂 / 氧空位 / 离子电导率