Li_(2)CO_(3)对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)质子导体电解质性能的影响

摘要

开发及制备高性能电解质材料有助于质子导体固体氧化物燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell,PCFC)迈向商业化。BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BZCYYb)是一种十分具有应用前景的PCFC电解质材料,在中低温下(400℃~700℃)具有足够的化学稳定性和优异的离子导电性。然而,BZCYYb烧结活性低的问题阻碍了其在PCFC中的应用。通过改进的Pechini法合成BZCYYb粉体,以无机盐Li_(2)CO_(3)作为烧结助剂,采用机械球磨混合的工艺将其引入BZCYYb粉体制备出PCFC电解质。实验结果表明,添加Li_(2)CO_(3)可以明显提高电解质致密化程度,且不改变BZCYYb的晶型及物相。对于添加8 mol%Li_(2)CO_(3)的BZCYYb试样,在1350℃保温3 h后,其相对致密度及线性收缩率分别为95.37%和17.90%,其在700℃时的电导率为1.922×10^(-2)S·cm^(-1),而在1450℃下保温5 h后,未添加Li_(2)CO_(3)的BZCYYb试样的电导率为1.493×10^(-2)S·cm^(-1),表明添加适量的Li_(2)CO_(3)可显著降低BZCYYb的烧结温度,且材料的电导率略有增加。