SrCe<,1-x>Yb<,x>O<,3-α>陶瓷的合成及其电性能研究
高温质子导体可用于燃料电池，气体传感器，膜分离器和反应器等能源变换和多种电化学装置中，因而具有广泛的应用前景。至今，关于SrCe0.95Yb0.05O3-α陶瓷的合成及其电性能研究已有大量报道，但改变系列陶瓷SrCe1-xYbxO3-α中稀土镱离子(Yb3+)的掺杂量x(=0.05，0.10，0.15，0.20)对陶瓷电性能的影响却未见报道。
本研究以高温固相反应法合成了质子导电性系列陶瓷SrCe1-xYbxO3-α(x=0.05，0.10，0.15，0.20)。粉末XRD结果表明，陶瓷样品为单一斜方相钙钛矿型结构。以陶瓷样品为固体电解质、多孔性铂为电极，分别采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法测定了样品在600～1000℃下、各种气氛中的电导率及离子迁移数；测定了各样品的氢-空气燃料电池性能；对该系列陶瓷的离子导电性质、燃料电池性能及其与掺杂量之间的关系进行了系统的研究。取得的主要成果为：(1)实验气氛对样品的导电性质有着显著影响：在干燥空气中，陶瓷样品是氧离子与空穴的混合导体(氧离子迁移数：0.03～0.19)；在湿润氢气中，600～800℃时，陶瓷样品的质子迁移数为1，是纯的质子导体，而在900～1000℃时，是质子与电子的混合导体(质子迁移数＞0.88)；在湿润空气中，陶瓷样品是质子、氧离子与空穴的混合导体。(2)掺杂离子浓度x对样品的导电性质有着显著影响。在该系列陶瓷样品中，SrCe0.9Yb0.1O3-α具有最高的离子电导率。(3)掺杂离子浓度x对样品的燃料电池性能有着显著影响。氢—空气燃料电池具有稳定的放电性能。1000℃时，SrCe0.9Yb0.1O3-α具有最大的短路电流密度和输出功率密度。这与该陶瓷具有最高的离子电导率密切有关。
钙钛矿型氧化物;固态离子;质子导体;气体浓差电池;阻抗谱
苏州大学
硕士
无机化学
马桂林
2005
中文
TQ174
49
2006-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）