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引言
目前质子导体氧化物电解质燃料电池的商业化发展还面临着巨大的挑战，原因主要在于合适材料的匮乏以及成本问题。具有钙钛矿结构的质子导体以其较高的电导率和质子迁移数以及较低的电导活化能，成为中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质主要候选材料之一。根据大量学者的文献报道，目前BaZrO3 和BaCeO3 是最有前途的质子导体材料，但这两种材料单独使用时，却存在着高稳定性和高电导率无法一致的问题。BaCeO3 基[3-5]材料具有较高的电导率，但是在水和二氧化碳下稳定性较差。而BaZrO3 基材料对CO2 和水都具有较高的抵抗力[5-7]，但是其烧结性能较差，需要在较高的温度下才能烧结致密，并且其较高的晶界电阻也大大降低了电导率。
复相结构体系就是在晶界引入具有质子导电性的无机盐[8-13]，通过复合和烧成控制，使其均匀分布以改善晶界特性，在工作温度下盐类物质转变为超离子相，提高质子迁移速度，增强界面质子传导，使材料质子电导率得到提高。
1 实验
按化学计量比 1:0.63:0.27:0.05 称取BaCO3(99.5%)、ZrO2(99.5%)、CeO2（99.5%）和Y2O3（99.95%）。以无水乙醇为介质，球磨8h。混合物经干燥、研磨、过筛，在高温炉内1300℃煅烧4h 得到Ba(Zr0.7Ce0.3)0.9Y0.1O2.95（BZCY10）粉末。
然后在BZCY10 煅烧粉料中加入2mol%ZnO[15-16]，球磨8h，经干燥、研磨、过筛后得到BZCY10-Z 粉料，再次将5mol%、10mol%和20mol%的NaCl 分别加入BZCY10-Z 中，采用相同的混料方式，得到BZCY10-Z-N 粉末。
将BZCY10、BZCY10-Z 和BZCY10-Z-N 粉料采用双轴加压结合冷等静压的方法成型为Φ11mm×2mm 的小圆柱形试样，分别于高温炉内采用1600℃/4h、1450℃/6h 和1400℃/6h的制度进行烧结。烧结后的试样经打磨后进行各项性能测试。
采用荷兰PHILIPS 公司XL-30ESEM 型环境扫描电镜，对试样的断口以及表面进行显微观察。
将试样两面打磨平整后，均匀的涂覆一层Pt 浆，再在煅烧炉内800℃下焙烧1h。通过自制的实验装置将银丝与铂电极紧密接触，并与上海CHI660C 型电化学工作站连接，组成H2,Pt?电解质?Pt，H2 的结构。电导率的测试温度为600~800℃，测试间隔为50℃。根据测试数据，计算出质子导体的电导率以及电导活化能。
2 结果与讨论
2.1 微观结构
为BZCY10、BZCY10-Z 和BZCY10-Z-N 三种试样经烧结后的断面形貌。从图中可以看出，从左到右，试样的颗粒逐渐增大，分布逐渐不均匀。（a）中有明显的气孔存在，但晶界较明显，颗粒大小较均匀（b）中颗粒排列紧密，未发现明显的气孔存在，说明材料烧结较致密，同时颗粒增大，能看到明显的晶界；（c）中添加NaCl 后，可以看到些许气孔存在，说明第二相物质的加入对材料的烧结性能产生了影响。这可能是由于添加无机盐后材料的烧结温度降低，并且可能还伴随少许无机盐的挥发，导致了材料气孔率的出现。并且，复相材料晶粒之间的界面变得很模糊，这可能是晶粒被高温熔融态的NaCl 所包围的结果。
2.2 电导率测试
2.2.1 添加不同摩尔NaCl 对电导率的影响
从可以看出，复相材料在湿氢气气氛中的电导率基本遵循Arrhenius 曲线规律，即电导率随温度的升高而增大，呈现典型的离子导电特征。而且图中曲线表明，在1400℃，保温6h 条件下制备的复相质子导体，当添加10mol%NaCl 时具有较高的电导率，达到1.26×10-2S/cm，电导率随NaCl 添加量呈先增大后减小的趋势。
2.2.2 BZCY10、BZCY10-Z 和BZCY10-Z-N10 电导率对比
示出了BZCY10、BZCY10-Z 和BZCY10-Z-N10 三个试样的电导率变化曲线。 600℃时三个试样的电导率值相差甚小，但650℃之后，BZCY10-Z-N10 的电导率均超过其他两个，800℃，BZCY10-Z-N10 试样的电导率比BZCY10 的电导率提高了近0.6 个数量级。三种试样电导率的大小关系为BZCY10-Z-N10?BZCY10-Z?BZCY10。基本达到了掺杂改性的目的，使得改性后材料的导电性能得到提高。
