含量为8mol的钇稳定氧化锆在SOFC燃料电池上的应用

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2017-12-11浏览量：次

      氧化锆的晶型有以下几种：四方、单斜和立方，由于生成的温度条件不同，各晶型间存在晶型转变；因此，为了得到稳定的氧化锆我们需对氧化锆进行稳定处理。最常见的是添加稳定剂：如氧化钇。大致机理是：氧化钇可以进入氧化锆晶格内，具有一定的定轧作用限制氧化锆的晶型间的转变故而起到了稳定作用。

       氧化钇稳定纳米氧化锆作为一种理想的电解质材料，凭借其在高温环境下的高离子导电性和高稳定性，已被广泛地应用于固体氧化物燃料电池中。

      为实现全球可持续发展，许多国家正在努力提高能源利用率和开发新能源。燃料电池作为一种能将化学能高效、友好的转变为电能的装置，有着广阔的应用前景，其中，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)具有燃料适应性广，能量转换效率高，零污染，全固态和模块化组装等优点，它是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。 

      SOFC主要由阳极、阴极、电解质和连接体构成,其中阳极和阴极是发生电化学反应的场所，电解质位于阳极和阴极之间，是燃料电池中两级发生氧化还原反应之后离子传导的唯一通道。其中阳极和电解质大都选择钇稳定氧化锆(Yttria Stabilized Zirconia,YSZ).


      SOFC反应中包括燃料或氧气(通常是空气),电解质(固体或液体)和电极3种物质的接触,三相接触是燃料电池设计的关键技术之一.  SOFC的关键技术体现在电池构件的材料选择方面, SOFC系统中阳极支撑体采用摩尔分数8%的Y2O3（8YSZ）掺杂于氧化锆陶瓷。


      SOFC电解质的常用材料是氧化锆，但纯氧化锆在1000℃时电导率很低，接近于绝缘物质，氧离子导电性很差，一般采用掺杂的办法来提高其导电性，所以用氧化钇掺杂的氧化锆提高其导电能力。钇稳定纳米氧化锆（HW-U708）抗氧化还原的稳定性好，价廉易得，并且在高温下具有足够高的氧离子导电率，良好的化学稳定性和机械性能，因而被应用于制备SOFC的电解质薄膜。

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