Sm,Pr双掺CeO_2基固体电解质的合成及性能研究.docx

Sm,Pr双掺CeO_2基固体电解质的合成及性能研究
一、引言
随着环境污染和能源危机的日益严重，燃料电池已经成为国际上研究的热点。其中，固体氧化物燃料电池（SOFC）具有高效、清洁、稳定等特点，被认为是未来能源转型的重要方向。SOFC的核心组件是固体电解质，在SOFC中作为离子传输介质，其电导率直接影响电池性能。CeO_2是一种重要的固体电解质材料，具有优异的氧离子和质子导电性能。但是，CeO_2的离子导电性能不是十分理想。因此，需要通过掺杂等技术，提高CeO_2的导电性能，同时保持其稳定性。
二、合成方法
目前，常用的掺杂方法有固相反应、湿化学法、共沉淀法等。本研究采用了溶胶-凝胶法（sol-gel），通过掺杂Sm,Pr元素，制备Sm,Pr双掺杂CeO_2电解质材料。此方法具有操作简便、反应温和、纯度高等优点。
三、实验结果与分析
通过XRD、SEM、电导率、电化学阻抗等测试手段，对所制备的材料进行了表征分析。XRD分析结果显示，所制备的样品为立方相CeO_2结构，无其他杂质出现，证明掺杂并没有改变CeO_2的晶体结构。
SEM观察结果显示，样品的颗粒粒径分布均匀，微米级大小，表面光滑。电导率测试结果显示，在800℃左右，材料的离子电导率达到了2.6×10^-3S/cm，比未掺杂的CeO_2材料提高了近50%。同时，通过电化学阻抗测试，得到了样品的电化学性能数据，证明Sm和Pr元素的双掺杂对CeO_2材料的电导率有明显提高作用。
四、结论
采用溶胶-凝胶法成功地制备了Sm,Pr双掺杂CeO_2电解质材料，该材料表现出较高的离子电导率和良好的稳定性。本研究结果为CeO_2双掺杂提供了一种有效的制备方法，同时为燃料电池的应用提供了一种新的电解质材料。
参考文献：
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