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燃料电池是一种直接将储存在燃料气体和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。燃料电池分可为以下五类：碱性燃料电池（AFC,Alkaline Fuel Cell）、磷酸盐燃料电池（PAFC,Phosphorous Acid Fuel Cell）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC,Molten Carbonate Fuel Cell）、质子交换膜燃料电池（PEMFC,Proton Exchange Membrane Fuel Cell）和固体氧化物燃料电池（SOFC,Solid Oxide Fuel Cell）。其中，SOFC以其高效、全固化、无腐蚀、环境友好的特点，受到人们的广泛关注。 目前，ASZ的SOFC运行温度太高（1000℃），这种高温运行带来了许多问题，对SOFC的材料及材料的匹配要求非常苛刻。因此，迫切需要开发在中、低温范围内（600～800℃）具有较高离子导电率的固体电解质材料。本文考察了固体电解质中稀土元素的掺杂，研究了不同掺杂离子对固体电解质结构的影响，同时也考察了同一元素不同掺杂量对固体电解质结构的影响规律，对Sm掺杂的Ce6MoO15固体电解质对母体结构及性质的影响做了系统的研究。另外，也采用溶液法合成了AgScMo2O8，并进行了低温合成、结构表征和导电性质的研究。主要研究工作有以下几个方面： 1．Ce6-xRExMoO15-δ（Gd、Ho和Dy）系列固体电解质的合成和结构Ce6-xGdxMoO15-δ（x=02～1.6和x=4、x=5）、Ce6-xHoxMoO15-δ（0.2～1.2）、Ce6xDyxMoO（15-δ）（x=0.2～1.6和x=4，5）样品在1300℃下烧结后的XRD谱图表明样品均为单相，其结构属于立方晶系，而Ce6．xGdxMoOi5-s（X=1．7，1．8，2，3）不能形成单相。Ce6．xGdxMOOl5一s（x=0．6）、Ce6-xHoxMoO15-δ（x=0.6）、Ce6-xDyxMoO15-δ（x=0.8）的XPS谱也证明了Ce和Mo分别以+4、+6价存在。用CELL程序计算了其晶胞参数，结果表明样品的空间群均为Fm3m（R=100％），而且晶胞参数a与掺杂量的x成规律性变化。 2．Ce6-xSmxMoO15-δ化合物的合成、结构和电性质 对Ce-（6-x）SmxMoO15-δ（x=0.8）的前驱体进行了差热-热重分析，结果表明，样品在400℃左右开始形成晶相。另外，对Ce6-xSmxMoO15-δ（x=0.8）前驱体进新型稀土钥复合氧化物的合成、结构与离子导电性研究吉林大学硕士学位论文行了不同温度下的热处理，分别进行了XRD分析。结果也表明，400℃时样品己形成了单相。样品（x二0.21.2）的XRD谱图表明样品均为单相，而且属立方萤石结构，掺入的Sm也没有改变母体的结构。Ce6一xsmxMoO、5一。（x=0.8）中元素Ce和Mo的XPS谱图表明Ce和Mo分别为十4、十6价形式存在。CELL程序计算结果也显示样品均为立方晶系，空间群为Fm3m（R=100%），晶胞参数a随掺杂量x的增大而逐渐增大。 由Ce6一xsmxM00，5一。的交流阻抗谱图可看出，固体电解质在各个不同温度下，导电控制过程不同:在低温时，从高频到低频，阻抗谱图由两个半圆和一条射线组成。它们分别代表三个不同的导电过程:体电过程、晶界过程和电解质/电极界面过程。随着温度的升高，晶界过程消逝。温度进一步升高时，体电过程渐渐地变弱，电解质/电极界面间电荷的无限扩散过程向电荷的有限传递过程转变。当温度达到800℃时，电解质的导电性能完全由电解质/电极界面间电荷的有限传递过程控制。样品的电导率计算结果表明，在所测的中、低温区，电导率随温度升高而线性增加，其中当掺杂量x=0.8时电导率最大。 3.AgscMoZOs化合物的低温合成、结构表征和电性质研究 AgscMoZO:前驱体在150℃干燥后，热分析实验结果表明，在440℃以后，TG曲线上不再有样品失重，此时样品的晶相己经形成。从DTA曲线可知，样品在485℃和539℃存在两个相变点。 450℃和800℃烧结样品的XRD分析结果显示在450℃和800℃样品均为单斜晶系，说明样品在450℃时就己形成单相。而且，450℃烧结的样品粒度分布十分均匀，晶粒的平均大小在270 nm左右。 对150℃下热处理过的前驱体进行了DSC测试。结果表明，在升温过程中，DSC曲线在485℃和539℃出现两个相变吸热峰;在降温过程中，DSC曲线在472℃附近出现一个放热峰。这说明样品存在一级相变和二级相变，一级相变是不可逆的，而二级相变是可逆的。 分别在25℃、520℃和580℃下，对450℃烧结后的样品进行了XRD测试。采用CELL程序的计算结果表明，520℃时，样品为正交晶系，空间群为Prunb，R%=65;580℃时，样品为四方晶系，空间群为P42/n，R%=72。这说明450℃烧结后的样品，在室温下是单斜晶系，随着温度的升高，它分别经历一个六方晶系、七介新型稀土钥复合氧化物的合成、结构与离子导电性研究吉林大学硕士学位论文四方晶系的相变过程。 由AgseMoZO:的XpS谱图可知，样品中Ag、Se、Mo及。分别以+l、+3、十6及一2价形式存在。 从800℃烧结后的AgscMoZ仇阻抗谱可以看出，低温下，阻抗谱图由两个半圆和一条线段组成，它们分别对应于样品的体电阻、晶界电阻及电极/电解质界面过程。随着温度的升高，样品的晶界电阻消失，只剩下体电过程和电极界面的电荷扩散过程。当温度达到800℃时，样品的体电过程变得不明显，只有界面的电荷迁移过