[发明专利]测量固体电解质中氧离子、质子、电子迁移数的方法

摘要

一种测量固体电解质中氧离子、质子、电子迁移数的方法，工艺步骤为：先制备固体电解质样品；然后制备结构为Pt︱固体电解质︱Pt的电化学电池，测量其在不同温度下的电阻数据，计算不同温度下固体电解质中氧离子+质子+电子的总电导率；再制备YSZ氧离子导体薄片；然后制备结构为Pt│固体电解质│Pt│YSZ│Pt的电化学电池，测量该电化学电池在不同温度下电流随时间的衰减曲线，计算不同温度下固体电解质中氧离子+电子的总电导率；接下来制备结构为Pt│固体电解质│电镀金属︱Pt的电化学电池，按照与上一步同样的方法，计算不同温度下固体电解质中电子的电导率；最后根据固体电解质中氧离子、质子、电子电导率数据计算迁移数。

主权项

1.一种测量固体电解质中氧离子、质子、电子迁移数的方法，其特征在于按照以下步骤进行：(1)将固体电解质的粉体烧结制备成圆柱形固体电解质样品，并测量圆柱形固体电解质样品的尺寸，获得其横截面积与厚度；所述固体电解质包括钙钛矿结构、烧绿石结构或萤石结构的固体电解质；(2)将圆柱形固体电解质样品两个端面涂覆铂浆后分别粘接铂丝，烧结制备结构为Pt︱固体电解质︱Pt的电化学电池，测量该电化学电池的交流阻抗谱，对交流阻抗谱进行拟合获得固体电解质在不同温度下的电阻数据，通过计算式：σ＝L/(RS)，其中σ为电导率，L为圆柱形固体电解质样品的厚度，R为固体电解质在不同温度下的电阻值，S为圆柱形固体电解质样品的横截面积，计算得到不同温度下固体电解质中氧离子+质子+电子的总电导率；(3)将YSZ氧离子导体的粉体烧结制备成圆形薄片，且圆形薄片两个面的尺寸与圆柱形固体电解质样品两个端面的尺寸相同；(4)将圆柱形固体电解质样品两个端面涂覆铂浆后在其中一个端面粘接铂丝，另一个端面粘接YSZ氧离子导体薄片，YSZ氧离子导体薄片的另一个面涂覆铂浆后粘接铂丝，烧结制备结构为Pt│固体电解质│Pt│YSZ│Pt的电化学电池，在电池两端施加恒电位，利用Wagner直流极化法测量该电化学电池在不同温度下电流随时间的衰减曲线，并获得衰减曲线在稳定时的电流值，通过计算式：σ＝Li/(SE)，其中σ为电导率，L为圆柱形固体电解质样品的厚度，i为不同温度下的衰减曲线在稳定时的电流值，S为固体电解质的横截面积，E为电池两端施加的恒电位，计算得到不同温度下固体电解质中氧离子+电子的总电导率；(5)将圆柱形固体电解质样品一个端面涂覆铂浆后镀金属层，并在固体电解质样品的另一个端面以及金属层上分别涂覆铂浆后粘接铂丝，烧结制备结构为Pt│固体电解质│电镀金属︱Pt的电化学电池，在电池两端施加恒电位，利用Wagner直流极化法测量该电化学电池在不同温度下电流随时间的衰减曲线，并获得衰减曲线在稳定时的电流值，通过计算式：σ＝Li/(SE)，其中σ为电导率，L为圆柱形固体电解质样品的厚度，i为不同温度下的衰减曲线在稳定时的电流值，S为固体电解质的横截面积，E为电池两端施加的恒电位，计算得到不同温度下固体电解质中电子的电导率；(6)根据固体电解质中氧离子、质子、电子电导率数据计算它们的迁移数。