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随着传统化石能源的日渐枯竭,以燃料电池、锂电池等为代表的新能源利用方式不断涌现。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell;SOFC)以其高效、环保的优点成为研究的重点之一。电解质作为SOFC的核心部件,直接关系到整个电池体系的使用寿命和性能,得到了越来越多的关注。本论文用草酸盐沉淀法制备纳米氧化钽—氧化钛基固体电解质粉体,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscopy;SEM)、X 射线衍射仪(X-ray diffraction;XRD)等测试手段对固体电解质粉体有关性质进行了表征,确定了最佳制备工艺。使用阿基米德排水法、电化学工作站、热膨胀仪等计算和测试了不同掺杂物以及不同掺杂浓度的电解质的相对密度、电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy;EIS)和热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion;CTE)。并根据掺Fe2O3电解质烧结前后XRD结果,探讨了 Ta2O5-TiO2-Fe2O3系电解质结构的变化及与电导率之间的关系。取得结果如下:Fe2O3掺杂量为2.3%时,电解质相对密度约92.91%,800℃时电导率为2.80×10-2S/cm,电导活化能约0.9491eV,热膨胀系数约3.26×10-6K-1。Al2O3掺杂量为2.3%时,电解质相对密度约86.24%,800℃时电导率约1.99×10-2S/cm,电导活化能约0.9508eV,热膨胀系数约2.38×10-6K-1。不同含量Ga2O3掺杂的电解质的相对密度均低于80%,掺杂Ga2O3之后电解质电导率均有所降低,其热膨胀系数随掺杂比的增加而升高,从3.04×10-6K-1增加到 3.52×10-6K-1。XRD结果表明,电解质粉体的晶体类型为正交晶型,烧结后晶体类型为三斜晶型,晶体类型发生了转变。随着Fe2O3掺杂量的增加,晶体中杂质相FeTaO4含量不断增加。当体积较小的Ti4+和Fe3+取代多面体中的Ta5+时,为了维持电中性,多面体中Ta5+周围的O2-位置产生氧空位,多面体中邻近的O2-受外界能量激发时向氧空位的位置迁移,从而完成氧离子导电的过程。三斜晶体的空间群结构中[TaO7]正十面体的占有率比在正交晶型的空间群中占有率高,为氧空位的产生提供了更大可能,三斜晶型的电解质具有较高的电导率。