Y-PSZ固体电解质电性能的厚度尺寸效应研究

作     者：费朝阳 

作者单位：清华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龚江宏

授予年度：2013年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：固体电解质 ZrO2 交流阻抗谱 电导活化能 交流电导率 

摘      要：固体氧化物燃料电池(SOFC)是现今人们公认为最先进的燃料电池。其电解质材料多种多样，其中以三价金属氧化物稳定二氧化锆基电解质研究最为成熟，应用最为广泛。 本文采用流延成型法制备5mol%氧化钇稳定氧化锆。通过改变工艺参数，得到三组不同制备条件的样品，每组样品厚度从50μm.5mm不等。通过XRD，阿基米德排水法和SEM分别测试样品的晶体结构、致密度和表面形貌。 本文还通过交流阻抗谱法测定样品的电性能。通过对样品的Cole-Cole图进行定量分析，得到了不同样品的电导率，其中最大为0.02S/cm，属于合理范围。通过样品的Arrhenius曲线，印证了Arrhenius关系在较宽温度范围内的非线性。并测得了样品的电导活化能为1.0eV，与理论值吻合得非常好。我们还对不同制备条件样品的电性能进行了比较，探讨了制备工艺对样品电性能的影响。 本文还通过分析样品的交流电导率与测试频率之间的关系，对样品的晶粒电导率做了一个定性补充，并且比较了两种分析方法的优缺点和适用性。