苏州大学韩东麟教授团队在质子电导率的提高研究获进展

展全思梦 2025-11-02 08:25:57

苏州大学韩东麟教授团队在质子电导率的提高研究获进展

原标题:苏州大学韩教授在提高质子传导性方面取得进展。

质子陶瓷燃料电池(PCFC)是一种很有应用前景的下一代燃料电池，工作在中温(450 ~ 700°C)。PCFC最关键的部分是电解质，电解质直接决定了燃料电池的工作温度，主导着电极、结构材料等其他部分的选择和R&D策略。PCFC的电解质需要良好的化学稳定性和高质子传导率。通过掺杂低价阳离子增加氧空位浓度，进而促进水合反应引入质子，是提高PCFC电解质质子电导率的常用方法。但如图1所示，以烧绿石结构为例，氧化物电解质中有很多阳离子位。如何准确确定合适的掺杂位置是研究人员普遍关心的问题。

烧绿石氧化物的晶体结构。

最近，苏州大学韩教授团队利用低温EXAFS分析了质子导电烧绿石氧化物La2(Nb0.4Y0.6)2O7-δ(LNY60)和La2(Nb0.35Y0.65)2O7-δ(LNY65)中的有效掺杂位置。如图2所示，水化前后LNY60和LNY65的EXAFS对比分析表明，水化后La和Y附近的阳离子配位数增加，局部晶格结构扩大，说明La和Y位是掺杂的有效位。因此，使用二价钙、锶和钡阳离子来掺杂三价镧。如图3所示，质子传导率随着Ca、Sr和Ba掺杂浓度的增加而增加。特别地，2.54原子% Ca掺杂的LNY60和0.98原子% Sr掺杂的LNY65的电导率在700°C时达到1.16×10-3 Scm-1，比未掺杂样品的总电导率高近4倍。以上结果表明，EXAFS分析可以准确确定合适的掺杂位置，进而指导准确掺杂，提高固体氧化物中的质子电导率。

图2 (1)水合前后LNY60的La K、Nb K和Y K吸收边的傅里叶变换EXAFS光谱；(2)氧离子在2)Nb和Y阳离子周围的最近配位数。

图3掺杂钙、锶和钡的(a)LNY60和(b)LNY65在700 ℃, H2-0.05 H2O中的电导率

来源:苏州大学

纸质链接:

https://pubs . RSC . org/en/content/article land/2022/ta/d2ta 00311 b返回搜狐查看更多

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