尖晶石铁氧体ZYF与萤石GDC异质复合电解质在低温陶瓷燃料电池中的电化学性能研究

本综述聚焦于尖晶石铁氧体（ZYF）与萤石结构氧化钆掺杂氧化铈（GDC）异质复合电解质的开发，通过界面工程与结构调控显著提升低温固体氧化物燃料电池（SOFC）的离子电导率（O2?传输达0.16 S/cm）与稳定性（80小时无衰减），峰值功率密度（PPD）达897 mW/cm2，为低温SOFC的实用化提供了创新策略。

　　

材料合成 (Material synthesis)

采用溶胶-凝胶自燃烧法合成ZnYb_0.2Fe_1.8O₄（ZYF）组分。首先，按化学计量比称取Zn(NO₃)₃·9H₂O（99.95%）、Yb(NO₃)₃·9H₂O（99.95%）和Fe(NO₃)₃·9H₂O（99.99%），溶解于350 mL去离子水中，在磁力搅拌器上持续搅拌。随后加入适量C₆H₈O₇（柠檬酸）形成均质溶液。

结构与形貌研究 (Structural and morphological study)

图1展示了ZYF、GDC及ZYF-GDC异质复合物的XRD图谱。ZYF和GDC的衍射峰分别与纯尖晶石和萤石结构特征峰完美匹配，而ZYF-GDC则呈现出尖晶石与萤石的双相异质结构。通过X'Pert Highscore Plus和Jade软件分析，确认了样品的晶体相组成。

结论 (Conclusions)

本研究成功将尖晶石ZYF与萤石GDC复合为ZYF-GDC异质结构，用于低温SOFC电解质。该结构显著提升了晶格对称性和氧空位浓度，从而增强了离子电导率。基于ZYF-GDC电解质的电池在520°C下表现出高达897 mW/cm²的峰值功率密度（PPD）和超过1.0 V的开路电压（OCV），且具备优异的长期稳定性。