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硫酸高铈对磷硅酸盐凝胶质子导体的改性处理

胡琳娜 , 何军花 , 彭会芬 , 张跃兴

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01197

研制兼具较高化学耐久性和质子电导率的电解质是提高燃料电池效率的关键. 本研究在利用溶胶凝胶法制备磷硅酸盐干凝胶的基础上, 发现添加Ce(SO₄)₂能明显提高凝胶的质子电导率, 并且Ce(SO₄)₂含量为0.81wt%时达到最大值（σ₁₀₀=1.25S/m, σ₁₃₀=2.11S/m）. 与未添加任何Ce(SO₄)₂的干凝胶相比, 质子电导率提高了70%以上. 干燥的氩气环境使凝胶的电导率下降约20%（σ₁₀₀=1.06S/m, σ₁₃₀=1.68S/m）. 热分析以及NMR谱测试结果表明：添加Ce(SO₄)₂后材料的水分子保持能力增强, 形成了较多有利于质子传输的PO₄^3-孤立磷酸单元以及含有一个桥氧的Si—O—P和P—O—P结构单元.

关键词: 质子导体 , sol-gel method , phosphosilicate gels , Ce(SO₄)₂

硫酸高铈对磷硅酸盐凝胶质子导体的改性处理

胡琳娜 , 何军花 , 彭会芬 , 张跃兴

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01197

研制兼具较高化学耐久性和质子电导率的电解质是提高燃料电池效率的关键. 本研究在利用溶胶凝胶法制备磷硅酸盐干凝胶的基础上, 发现添加Ce(SO_4)_2能明显提高凝胶的质子电导率, 并且Ce(SO_4)_2含量为0.81wt%时达到最大值(σ_(100)=1.25S/m, σ_(130)=2.11S/m). 与未添加任何Ce(SO_4)_2的干凝胶相比, 质子电导率提高了70%以上. 干燥的氩气环境使凝胶的电导率下降约20%(σ_(100)=1.06S/m, σ_(130)=1.68S/m). 热分析以及NMR谱测试结果表明:添加Ce(SO_4)_2后材料的水分子保持能力增强, 形成了较多有利于质子传输的PO_4~(3-)孤立磷酸单元以及含有一个桥氧的Si-O-P和P-O-P结构单元.

关键词: 质子导体 , 溶胶凝胶法 , 磷硅酸盐凝胶 , Ce(SO_4)_2

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