电动势法测量混合氧离子—电子导电氧化物离子迁移数的理论研究

混合氧离子—电子导电氧化物材料在固体氧化物燃料电池(SOFCs)/电解池(SOECs)中有广泛应用,准确测量其离子迁移数对其应用和性能优化具有重要意义.电动势(EMF)法是最常用的测量离子迁移数的方法之一,但其测量值仅为材料的表观离子迁移数(tiapp).以CeO2基电解质材料为研究对象,通过建立缺陷分布模型研究了 CeO2基电解质膜内离子迁移数的分布情况和不同测试条件对EMF方法测得的tiapp的影响,依此判断EMF方法的准确性.研究结果表明:离子迁移数在电解质膜内分布不均匀;在电解质膜较薄时,tiapp受电解质膜厚度的影响较大;电解质膜两侧存在较大氧化学势梯度时(PO2high/PO2low＞1025),tiapp总体上倾向于电解质在高氧分压侧的离子迁移数,并且随温度的升高和材料电子电导率系数的增大而减小;电解质膜两侧均为还原气氛时(Po2＜10-20 atm),通过EMF方法测出的tiapp 倾向于电解质在低氧分压侧的离子迁移数;当电解质膜两侧氧分压都较大时(Po2＞10-15 atm),tiapp主要反映出电解质在高氧分压侧的离子迁移数.