烧结助剂对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ电解质烧结行为及电导率的影响

作     者：张婧慧 陆晓彤 毛海雁 田亚州 张山林 ZHANG Jinghui;LU Xiaotong;MAO Haiyan;TIAN Yazhou;ZHANG Shanlin

作者机构：中山大学化学工程与技术学院珠海519082 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2025年第40卷第1期

页      面：84-90页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB4001402) 

主　　题：质子导体型固体氧化物燃料电池 BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ 电解质 烧结助剂 烧结行为 电导率 

摘      要：BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3)–δ(BZCY)作为质子导体型固体氧化物燃料电池的典型电解质材料之一,具有高质子电导率及高稳定性等优点。然而,BZCY电解质的烧结活性较差,通常需要较高的烧结温度来实现致密化,而过高的烧结温度不利于电池的制备及应用。本研究旨在降低BZCY电解质的烧结温度,通过引入NiO、Fe_(2)O_(3)、ZnO与CuO等烧结助剂,探讨了烧结助剂对BZCY烧结行为的影响。结果表明,除Fe_(2)O_(3)外,其余氧化物均能有效促进BZCY烧结体的晶粒生长。其中,添加CuO对BZCY烧结过程的促进作用最显著。在BZCY中添加质量分数2%的CuO(BZCY-2%CuO)后,即使烧结温度降低至1250℃,烧结体仍能保持高于98%的相对密度。此外,在600℃的加湿H_(2)气氛下,BZCY-2%CuO的电导率高达2.7×10^(–2)S·cm^(–1),且在加湿H_(2)下的电导率相较于加湿空气高出近5倍。更为关键的是,BZCY-2%CuO电解质在电池工作条件下的电子导电性可以忽略不计,保持了优异的稳定性。