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SOFC中电解质材料

SOFC中电解质是电池的核心,一般采用固体氧化物陶瓷制作,即烧结固熔体电解质——完全稳定化的ZrO2。

 电解质的性能直接决定着电池的工作温度和性能。纯的ZrO2在1000度的电阻率为10&7/cm,接近于绝缘物质。目前大量应用于SOFC的以ZrO2为基的固体电解质,利用在ZrO2中掺入某些二价或三价氧化物,使Zr4+的位置被低价的金属离子置换同,结果不仅使ZrO2(萤石结构)从室温到高温(1000度)都有稳定的相结构,而且由于电荷补偿作用使其中产生了更多的O2-空位,从而增加了ZrO2的离子电导率,使其电导率达到10-2S/cm,同时扩展了离子导电的氧分压范围。在这种稳定化ZrO2中,以O2-空位作为媒介。即利用空位机理,表现出O2-导电性。目前用作电解质较为常见的材料为Y2O3稳定ZrO2(简称YSZ),电脑的离子电导率在氧分压变化十几个数量级时,都不发生明显的变化。目前,如何制备性能合适的YSZ蒲膜是人们研究的热点和难点。

 

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