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La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.203-α陶瓷的质子导电性研究

张峰  朱剑莉  潘博  许睿  马桂林  
【摘要】:采用高温固相法合成了La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α陶瓷样品,XRD结果表明烧结体样品已形成了稳定的钙钛矿结构。对样品进行扫描电镜测试和交流阻抗分析, 阻抗测量频率范围为100mHz-3 MHz,测量温度范围为300-1000℃。结果表明, 300℃时的阻抗谱由两个半圆和一条直线组成,分别对应于晶粒电导、晶界电导和电解质与电极间的电导过程,随温度的升高,晶界电导半圆逐渐消失,晶粒电导半圆逐渐缩小。在600℃时,样品电导率已达0.013 S·cm-1。改变氧气分压,对电导率影响不大,表明样品在很宽的氧分压范围内基本上是一纯的离子导体。样品的氢浓差电池与氧浓差电池电动势的测定结果均与理论值相近,表明该陶瓷在氧气气氛中是一个纯的氧离子导体,而在氢气气氛中是一个纯的质子导体。本研究还采用氢浓差电池的放电及氢泵(氢的电化学透过)等方法进一步证实了该陶瓷样品的质子导电特性。氢浓差电池在各个电流密度下的放电曲线均呈平台,表明该电解质在氢气气氛中的电荷载流子是质子。氢的电化学透过实验结果表明,当给氢泵施加一定的直流电,氢的电化学透过速率的实验值在实验的误差范围内与根据法拉第定律求得的理论值相吻合,这直接从实验上证实了该陶瓷具有优良的质子导电性能。

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