王 欢, 杨 文, 马羽欣, 宋浩冉, 骆泽阳, 刘润茹

(长春大学 理学院材料设计与量子模拟重点实验室, 长春 130022)

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高效、 绿色的全固态化学发电装置, 其中电解质材料传导离子的能力是决定固体氧化物燃料电池性能的关键因素, 具有传递氧离子并将燃料气和氧化剂进行隔离的双重作用[1-2].

纯CeO2具有较好的氧离子传导性和储氧能力, 可作为固体氧化物燃料电池的电解质材料[3]. 研究表明, Sm掺杂CeO2是中温固体氧化物燃料电池最有前途的电解质材料之一, 这归因于在CeO2晶格中产生氧空位以进行电荷补偿时, Sm3+导致的基质晶格畸变最小, 与传统电解质相比, 这些材料在相对较低的温度下均具有较高的离子导电性[4-7]. 在Ce0.9Sm0.1O2-δ(SDC)中, 改变烧结温度可影响CeO2基电解质的电导率[8-9]. 本文用自蔓延燃烧法合成SDC样品前驱粉体, 并研究烧结温度和压强对样品晶粒、 晶界和总电导率的影响.

1 仪器与试剂

六水硝酸钐、 六水硝酸铈(Sm(NO3)3·6H2O, Ce(NO3)3·6H2O质量分数为99.5%)和甘氨酸(C2H5NO2质量分数为99%)均购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司, 无需进一步纯化即可使用. 用自蔓延燃烧法合成SDC前驱粉体, 将所制得的前驱粉体在高温炉(合肥科晶材料技术有限公司)中分别于800,1 000 ℃各煅烧5 h以去除残留的碳有机物. 将烧结后的粉末在玛瑙研钵中依次研磨1.5 h, 并收集粉末, 在压片机(天津市科器高新技术公司)300,200 MPa下压制成直径为13 mm, 厚度约为0.5 mm的小圆片, 最后样品在高温炉中于1 300 ℃烧结10 h使其致密化. 将烧结后的……