有機化學合成法製備中溫固態燃料電池陽極材料及其電性分析

Chemical Synthesis and Electrical Conductivities of Materials for IT-SOFC Anode

潘昭璇(Chao-Hsuan Pan)

指導教授 ： 簡朝和

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2011.00327

摘要

本研究利用有機化學合成法製備均質之BaCe0.9Zr0.1O3，並以不同的三價陽離子(Yb, Y, Dy, Gd, Eu)取代晶格中Ce位置，觀察不同陽離子對導電率之影響。其中以BaCe0.7Zr0.1Dy0.2O3-δ具有較佳之穩定性及導電性，深入研究其缺陷化學與導電率的關係，發現電洞導電特性和氧氣分壓成1/4次方關係，推導出離子及電洞各別之導電率及活化能，並算出不同氧分壓下之遷移數(Transference Number)，可知高氧分壓下，導電度由電洞貢獻；低氧分壓下，由離子所貢獻。並更進一步探討添加不同鋯含量對材料穩定性的影響，其中當摻雜鋯含量大於0.3 mol時，可於二氧化碳氣氛下穩定存在，且BaCe0.5Zr0.3Dy0.2O3-δ之導電率亦符合所推導出之缺陷化學。

關鍵字

固態氧化物燃料電池 ； 離子導電 ； 電子導電

並列摘要

無資料

並列關鍵字

SOFC ； ionic conductivity ； electronic conductivity

參考文獻

[1] A. Weber, and E. I.Tiffee, “Materials and Concepts for Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) in Stationary and Mobile Applications,” J. Power Sources, 127, 273–283 (2004).

[2] C. Sun, and U. Stimming, ”Recent Anode Advances in Solid Oxide Fuel Cells,” J. Power Sources, 171, 247-260 (2007).

[3] K. D. Kreuer, “Aspects of Formation and Mobility of Protonic Charge Carriers and the Stability of Perovskite-type Oxide,” Solid State Ionics, 125, 285-302 (1999).

[4] H.G. Bohn, and T. Schober, “Electrical Conductivity of the High‐Temperature Proton Conductor BaZr0.9Y0.1O2.95,” J. Am. Ceram. Soc., 83, 768-772 (2000).

[5] K. D. Kreuer, “Proton-Conducting Oxide,” Annu. Rev. Mater. Res., 33, 333–359 (2003).