钙钛矿质子导体：SOFC电解质的研究进展与挑战

本文综述了钙钛矿结构质子导体在固体氧化物燃料电池（IT-SOFCs）电解质领域的研究进展，发表于2015年的《硅酸盐学报》第43卷第6期。钙钛矿结构因其特殊的晶体结构和质子传导性能，在IT-SOFCs中扮演着关键角色，这些电池由于其工作温度相对较低，对于电解质材料的需求尤其重要。 文章首先回顾了钙钛矿质子导体的发展历程，从早期的探索到当前的研究状态，强调了这类材料在固体氧化物燃料电池中的核心地位。它特别关注了Ce基、Zr基和Ce/Zr基电解质的发展，其中Ce基电解质在稳定性上存在改进空间，而Zr基电解质在电导率和烧结活性方面有待提升。尽管如此，Ba基铈酸盐和锆酸盐被视为未来的研发重点，因为它们具有提高电导率、增强稳定性以及改善烧结性能的潜力，但这些都是材料科学家们面临的主要挑战。 作者指出，为了克服这些难题，研究者们正在从质子导体的结构角度寻求创新，包括改良传统的钙钛矿型电解质结构、探索新型的钙钛矿结构设计，以及开发更高效的陶瓷膜制备技术。这些技术进步将有望推动IT-SOFCs电解质的实际应用向更高性能和更广泛的应用领域发展。 本文的关键词涵盖了质子导体、钙钛矿结构、基于铈的固体氧化物燃料电池和基于锆的固体氧化物燃料电池，体现了研究的核心内容。该领域的研究不仅对于电池效率的提升有着直接影响，而且对于能源转换和环保技术的进步具有重要意义。通过深入理解并解决质子导体电解质的问题，科学家们正在为实现更加高效、可持续的能源系统奠定基础。