GDC-YSZ多層氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)薄膜的制備研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是能量轉(zhuǎn)換效率最高(50-70％)的第三代燃料電池系統(tǒng)，將SOFC工作溫度由1000℃高溫降低至500-800℃中溫范圍能夠減少組元材料高溫反應(yīng)、降低制備成本以及延長(zhǎng)電池使用壽命，因此中溫SOFC成為目前燃料電池領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)材料作為SOFC的主要組成部分，其歐姆阻抗是制約中溫SOFC工作效率的主要因素之一，因此，通過(guò)不同途徑降低中溫電解質(zhì)材

2、料的歐姆阻抗成為SOFC領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。 本文采用反應(yīng)射頻磁控濺射技術(shù)在(0001)藍(lán)寶石基片上制備了不同調(diào)制結(jié)構(gòu)的GDC/YSZ納米多層氧離子導(dǎo)體電解質(zhì)薄膜，對(duì)調(diào)制周期與調(diào)制比對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)、表面形貌與電學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行了探索研究。X射線衍射(XRD)與小角X射線反射( XRR)結(jié)果表明，利用反應(yīng)射頻磁控濺射技術(shù)能夠制備出良好的GDC/YSZ超晶格多層膜結(jié)構(gòu)；原子力(AFM)測(cè)試結(jié)構(gòu)顯示，GDC/YSZ多層膜呈現(xiàn)密集島狀生長(zhǎng)

3、形貌，與相同厚度GDC、YSZ單層膜比較，多層膜晶粒細(xì)化、表面粗糙度顯著減小(<0.3nm)；交流阻抗譜測(cè)試結(jié)果表明，GDC/YSZ多層膜電導(dǎo)率隨調(diào)制周期的變化規(guī)律是：隨調(diào)制周期的增大，電導(dǎo)率首先增大(調(diào)制周期6nm時(shí)電導(dǎo)率最大)，然后開(kāi)始下降，這種變化規(guī)律符合異質(zhì)多層膜電學(xué)特性的納米尺寸效應(yīng)；GDC/YSZ多層膜電導(dǎo)率隨調(diào)制比的變化規(guī)律是：調(diào)制比越大，即多層膜中GDC成分增多，則電導(dǎo)率越大；GDC/YSZ多層膜電導(dǎo)率隨界面結(jié)構(gòu)的變化規(guī)