陈 石，黄志良，吴昌胜，陈 松

武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉430205

在固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）中，电解质的材料是最核心的材料之一。目前对氧化锆（ZrO2）系电解质、氧化铈系（CeO2）电解质、镓酸镧（LaGaO3）系电解质的研究已经相当成熟，但都有其各自的局限性［1-3］。近年来，磷灰石型La9.33（SiO4）6O2（lanthanum silicate crystal，LSO）电解质因化学性质稳定、活化能较低和电导率高，并且在中低温下也能发挥良好的性能，因此得到各界的广泛关注［4-7］。

研究表明磷灰石型硅酸镧电解质的电导机制为间隙氧电导，参与电导的分别有两种氧离子：自由氧O（4）2-［8］和间隙氧O（5）2-［9］。由于La9.33（SiO4）6O2的电导机制为间隙氧离子电导，借鉴传统电解质材料经过掺杂后电导性能得到提升的经验，开展了对磷灰石型LSO 电解质掺杂后电导性能影响的研究。通过掺杂其他离子来增大间隙氧的浓度，从而提升电导率［10］。目前，根据掺杂离子位置的不 同 分 为La 位 掺 杂、Si 位 掺 杂、La 和Si 共 掺 杂。雷红等［11］在Si 位掺杂Zn，结果表明适量掺杂Zn可以有效提高电解质的电导率。陈亚男等［12］用Sr和Nd 进行La 位的共掺杂，结果表明Sr 和Nd 适量的掺入可以提高电解质的电导率。李文昭等［13］用Zn、Cu、Ni 进行掺杂，得出Zn、Cu 掺入进Si 位且提高了LSO 的电导率，而Ni 掺加是在La 位掺杂同时降低了LSO 的电导率。此外，黄志良等［14］使用碱土金属（Mg、Ca、Sr）掺杂了LSO 电解质，发现适量的掺杂可以提高电解质电导率，过量的掺杂反而会使电导率降低。总结出碱土金属阳离子半径越大，掺杂效果越好。

本研究选择用Sm 和Zn 在LSO 电解质的La位和Si 进行双掺杂，Zn 掺杂Si 位，Sm 掺杂La 位，Zn2+的离子半径大于Si4+的离子半径。……