| Al2O3-CeO2复合电解质的制备及其半导体离子燃料电池性能 |
| Al2O3-CeO2 composite electrolyte: Preparation and performance of semiconductor ionic fuel cell |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 刘娟 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 陆玉正 | 南京晓庄学院电子工程学院, 南京 211171 | | | 杨静静 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 王若名 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | | | 朱斌 | 东南大学能源与环境学院, 江苏省太阳能技术重点实验室, 南京 210096 | | | 云斯宁 | 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 功能材料研究所, 西安 710055 | yunsining@xauat.edu.cn |
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| 摘要: 通过共沉淀法制备了Al2O3-CeO2复合材料，并将其作为电解质应用于半导体离子燃料电池（SIFC）。探究了Al2O3、CeO2物质的量之比不同的Al2O3-CeO2复合电解质对SIFC电化学性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对材料进行了表征。其中，Al2O3、CeO2物质的量之比为1：0.5的Al2O3-CeO2（1：0.5）电池获得了最佳性能，在550℃下，开路电压为1.099 V时最大功率密度为1 142 mW·cm-2。得益于复合电解质在测试气氛下两相间的界面效应，Al2O3-CeO2（1：0.5）电池在较低测试温度下取得了优异的混合离子传导和功率输出性能。 |
| 关键词: 半导体离子燃料电池 离子传导 界面效应 复合电解质 |
| 基金项目: 陕西省自然科学基金重点项目（No.2019JZ-20）、陕西省国家重点研发计划-国际合作重点项目（No.2019KWZ-03）和陕西省重点科技创新团队（No.2022TD-34）资助。 |
| Abstract: Al2O3-CeO2composite was prepared by coprecipitation method and used as electrolytes in semiconductor ionic fuel cells (SIFCs). We investigated the impact of Al2O3-CeO2 composite electrolyte with different molar ratio of Al2O3 and CeO2 on the electrochemical performance of fuel cells. The composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM) techniques. Among the composites, the obtained Al2O3-CeO2 when the molar ratio was 1:0.5 exhibited the best performance, and its maximum power density was 1 142 mW·cm-2 when the open-circuit voltage was 1.099 V at 550℃. Furthermore, the Al2O3-CeO2 cell displayed excellent mixed ionic conduction and power output performance due to the interface effect of the composite material as the fuel cell electrolyte in the test atmosphere. |
| Keywords: semiconductor ionic fuel cell ionic conduction interface effect composite electrolyte |
| 投稿时间：2023-03-08 修订日期：2023-06-14 |
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| 刘娟,陆玉正,杨静静,王若名,朱斌,云斯宁.Al2O3-CeO2复合电解质的制备及其半导体离子燃料电池性能[J].无机化学学报,2023,39(9):1699-1710. |
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