Gd 2 O 3 掺杂量对Ce 1- x Gd x O 2- δ 电解质导电性能的影响

在500~700℃时，Gd2O3掺杂CeO2具有较高的离子电导率，从而被广泛应用于中温固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）中。但在SOFC运行时，在电池的阳极侧Ce4+会被还原成Ce3+，产生电子泄露现象，从而造成SOFC电池性能的衰减。采用溶胶-凝胶法成功制备Ce1-xGdxO2-δ（x＝0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，摩尔分数）固体电解质，研究不同Gd3+掺杂量对GDC电解质总电导率和电子电导率的影响，同时对总电导率、电子电导率与温度、氧分压之间的关系进行分析。结果表明：测试温度为750℃、Gd3+掺杂量为0.20时，GDC电解质的总电导率最大，达到8.59×10-2 S·cm-1；电子电导率随着Gd3+掺杂量的增大而降低，当Gd3+掺杂量为0.10、测试温度为750℃时，GDC电解质的电子电导率最大，为6.47×10-4 S·cm-1。Gd2O3掺杂量为0.20的GDC电解质具有最高的总电导率和较小的电子电导率，从而突显出最高的离子电导率。