無(wú)機(jī)鹽li2co3復(fù)合bace0.7zr0.1y0.2o3δ質(zhì)子導(dǎo)體制備與改性研究

1、無(wú)機(jī)鹽Li2CO3復(fù)合BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3δ質(zhì)子導(dǎo)體制備與改性研究PreparationPropertiesofInganicSaltLi2CO3BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3δCompositeProtonConducts學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)研究生：王超指導(dǎo)教師：郭瑞松教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一三年十一月摘要本論文以低溫質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池為背景，系統(tǒng)研究了無(wú)機(jī)鹽燒結(jié)助劑Li2CO3對(duì)BaCe0.7Z

2、r0.1Y0.2O3δ質(zhì)子導(dǎo)體電解質(zhì)材料燒結(jié)性、導(dǎo)電性以及穩(wěn)定性能的影響。首先采用硝酸鹽檸檬酸凝膠自燃燒法制備了BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3δ電解質(zhì)粉體，XRD結(jié)果表明，為了獲得單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物粉體，BCZY粉體的煅燒溫度必須保持在1000℃或以上。同時(shí)，采用此燃燒工藝制備出的BCZY電解質(zhì)粉體，具有較大的比表面積和較高的燒結(jié)活性。其次在BCZY電解質(zhì)粉體中分別添加2wt%、2.5wt%、5wt%和7wt%含量的Li2CO

3、3，在1250℃燒結(jié)5h后獲得BCZYL系列質(zhì)子導(dǎo)體試樣。研究結(jié)果表明，在試樣燒結(jié)過(guò)程中添加的Li2CO3會(huì)形成液相燒結(jié)，從而降低BCZY的燒結(jié)溫度，促進(jìn)材料的燒結(jié)致密化。但是隨著Li2CO3的添加量的繼續(xù)增大，過(guò)多的液相會(huì)造成試樣中氣孔的增多，降低材料的燒結(jié)致密化。BCZYL2.5試樣的相對(duì)密度為95.2%，高于BCZY試樣（74.9%）。在一定溫度下，材料的電導(dǎo)率隨著Li2CO3添加量的增加而增大；當(dāng)Li2CO3的添加量為2.5wt

4、%時(shí)電導(dǎo)率出現(xiàn)最大值；繼續(xù)增加Li2CO3的添加量，材料的電導(dǎo)率不再繼續(xù)升高反而有所降低。700℃時(shí)，BCZYL2.5試樣的電導(dǎo)率為1.6102Scm1。同時(shí)，沸水處理10h后BCZYL2.5試樣的結(jié)構(gòu)和性能基本保持穩(wěn)定。最后以BCZYL2.5為電解質(zhì)制備陽(yáng)極支撐單電池，測(cè)得其在700℃時(shí)的開(kāi)路電壓為1.01V，功率密度達(dá)到了427mWcm2，質(zhì)子遷移數(shù)為0.90，證明BCZYL2.5是一種很好的質(zhì)子導(dǎo)體材料。關(guān)鍵詞：質(zhì)子導(dǎo)體；Li2C