Zr4+和Y3+掺杂MCeO3(M=Ca、Sr、Ba)质子导体的制备与表征

摘要

采用尿素燃烧法制备了Zr掺杂MCeO3(M=Ca、Sr、Ba)型钙钛矿质子固体电解质前驱体粉末,经X射线衍射(XRD)和热重-差热(TG-DTA)分析可知,在600℃下煅烧前驱体粉末得到纳米级细小钙钛矿结构晶体,且该晶体在H2S气氛、700℃下保持化学稳定.粉末于200 MPa下等静压成型,高温烧结6 h后,固体电解质样品密度为理论密度的92%以上.利用恒电位仪测定3种电解质片CaCe0.9-xZrxY0.1O3(CCZY))、SrCe0.9-xZrxY0.1O3(SCZY)和BaCe0.9-xZrxY0.1O3(BCZY)(x=0.1～0.3)组成的水蒸气浓差电池,电动势可验证固体电解质的质子导电性的强弱,电池电动势的大小顺序为BCZY＞SCZY＞CCZY;且随着温度的升高,电动势逐渐增大,但达到700℃后,EMF值逐渐趋于平缓;在中温范围(500～750℃)内,BCZY的电导率最高可达到10-2S/cm以上,SCZY的也接近10-2S/cm,这有利于减小固体氧化物燃料电池的欧姆损失.