2008年27第1期
稀有金属快报
Yb,O3掺杂8YSz电解质材料的
制备和性能研究林振汉，张玲秀，王欣
（上海大学，上海20072）
维普贾讯http:/waw.cqvip.com
摘要：用共沉-胶化-低温干燥制备2Yb-8YSZ粉末，喷雾制粒获得球状颗粒。用激光粒度分析，X射线衍射仪(XRD)，比表面测定仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)检测粉末和陶瓷体的性能，组织结构和相组成。结果表明，烧粉末的粒径为0.86μm，喷雾造粒的颗粒尺寸为17μm，晶粒尺寸为100nm，BET=26.66m/g。粉末和陶瓷体材料为面心立方结构。高于1400℃烧结陶瓷体的烧结密度大于98%理论密度。陶瓷体电导率的测定结果表明，在 1400~1600℃之间烧结，对材料的电导率影响不明显。2Yb-8YSZ具有高的离子电导率，操作温度大于600℃下
的电导率达1x10-S/m。2Yb-8YSZ材料完全适用于作中温固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质。关键调：燃料电池；电解质；电导率；立方相；烧结密度。
中图法分类号：0614.41*2 1前言
文献标识码：A
固体电解质显示出许多潜在的优越性，包括不存在液体沾污及漏液问题，能在更宽的温度范围内以更活性的电极进行操作。ZrO，基氧化物被认为是固体氧化物燃料电池（SOFC)电解质材料的最好的选择11~4)，因为在还原和氧化性气氛中的电化学过程具有高离子电导率，低电子电导率，高化学稳定性和具有多种邻接电极材料的兼容性[5]。在ZrO体系中，8YSZ是研究最多、应用最广泛的电解质材料6-8。然而，这个陶瓷的离子电导率对在中温下应用是不理想的。8YSZ的电导率在1000℃下是 0.1S/cm，在800℃下是0.03S/cml。8YSZ在1000℃ 下退火1000h其电导率下降50%以上1.9。原因是在老化过程中8YSZ部分转变为四方相和生成四方相微区。所以，8YSZ用做燃料电池固体电解质只能在高温下操作。Yb,O,稳定的ZrO(YbSZ)和Sc20，
收稿日期：2007-07-02
文章编号：1008-5939(2008)01-023-06
稳定的ZrO,(ScSZ)已报道了具有比YSZ高的电导率1.期。通常众多的研究是聚焦在降低固体氧化物燃料电池（SOFC)的操作温度，从高温（典型1000℃）降到中温（典型800℃)。低温下操作可以提高电池的稳定性和允许应用便宜的材料。这个目标需要发展新的高质量电解质材料。Sc20，稳定ZrO,对燃料电池是非常引人注目的材料，因为它有ZrO基电解质的最高的离子电导率0。然而，欲在全部工作温度范围中稳定高电导率立方相是困难的。（1-x） Zr0,+xSc0，作为低温（600~800℃)S0FC材料，其电导率强烈地依赖于温度的变化。添加(3~8)mol% Sc20s，电导率不断随着温度变化，在10mol%Sc,0, 下激烈地在组成的边界地区变化。当ScO，的添加剂升高到12mol%（12ScSZ）时，电导率发生中断。在650℃下发生相转变：在高温（>650℃)下，立方相具有高的电导率，而在低温（<650%℃），使之沉积成为小电导率的β-相(菱形相)11,13)。
作者简介：林振汉，男，1938年生，教授，上海大学错材料研究中心，上海200072，电话：021-56331986，
Email:utzircob@etang.com