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Ionic Conduction in In3＋-doped zrP2o7 at Intermediate Temperatures

Chinese Journal of Chemistry 2012年第8期30卷 1826-1830页

作者：张红敏肖佳杨志杰王洪涛马桂林 Key Laboratory of organic Synthes is of Jiangsu Province College of ChemistryChemical Engineering and Materials ScienceSoochow UniversitySuzhouJiangsu 215123China

A new series of zr1-xinxp2o7 （x=0.03, 0.06, 0.09, 0.12） samples were prepared by a solid state reaction method. XRD patterns indicated that the samples of x=0.03–0.09 exhibited a single cubic phase structure, and the doping limit of In3＋ in zrP2o7 was x=0.09. The conduction behavior was investigated in wet hydrogen using various electrochemical methods including AC impedance spectroscopy, isotope effect, gas concentration cells at intermediate temperatures （373–573 K）. The conductivities were affected by the doping levels, and increased in the order： σ （x=0.03）〈σ （x=0.12）〈σ （x=0.06）〈σ （x=0.09）. The highest conductivity was observed for the sample zr0.91In0.09P2o7 to be 1.59×10-2 S·cm-1 in wet hydrogen at 573 K. The isotope effect also confirmed the proton conduction of the sample under water vapor-containing atmosphere. It was found that in wet hydrogen atmosphere zr0.91In0.09P2o7 was almost pure ionic conductor, the ionic conduction was contributed mainly to proton and partially to oxide ionic. The H2/air fuel cell using x=0.09 sample as electrolyte （thickness： 1.73 mm） generated a maximum power density of 13.5 mW·cm？2 at 423 K and 16.9 mW·cm？2 at 448 K, respectively.

关键词： zr1-xinxp2o7 ionic conduction conductivity isotope effect gas concentration cell fuel cell

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