2．5氧化锆基电解质的应用与制备
目前，SOFC使用的主要电解质材料就是氧化锆基电解质YSZ。尽管人们已经开发了许多其他氧离子导体，有些甚至表现出比YSZ还要高的氧离子电导率，但是氧化锆基电解质许多重要的性质决定了它是最理想的选择，例如化学稳定性好、无毒、储量丰富、成本较低等。同时它也存在一些缺点，包括其热膨胀系数比金属大，材料连接与密封困难。1970年，YSZ的生产规模较小，年产量只有20t左右，价格相当高。但是，氧化锆传感器在汽车尾气排放检测与控制方面的应用，对YSZ的产量产生了很大的影响，从此以后其价格稳步下降。2000年YSZ全球产量大约为500t，价格达到每千克50美元，预计到2020年，随着年产量升至数千吨，其价格将降低至每千克13美元。2000年，YSZ在传感器方面的应用占主要地位，而此后SOFC对YSZ的需求量快速增长，到2020年将超过传感器对YSZ的需求。
ZrO是地壳中最常见的物质，比铜和锌更容易得到，在大洋洲、非洲、亚洲、美洲大陆都有丰富的储量。在生产成本方面，目前最大的困难就是原材料的提纯，尤其是如何除去SiO，因为SiO，绝缘相聚集在YSZ的晶界，会阻碍燃料电池系统中的离子与电子的传导。通常用于电解质的ZrO，粉末中SiO，的含量应低于O．1％（质量百分比），性能较高的YSZ电解质中其含量不超过O．005％。其他的杂质（如AlO和TiO，）有利于收集有害的硅石，所以o．1％的含量是正常的。主要杂质Hf0，的含量通常是百分之几，但是因为它本身是离子导体，所以不会影响YSZ在SOFC中的使用。虽然Sco和YbO，掺杂的Zr0，比YSZ具有更高的离子电导率，但目前Y，O，仍作为主要的稳定剂使用。通常，加入质量百分比为13％一16％（摩尔百分比为8％一10．5％）的YO能得到全稳定的立方相YSZ。在将来，掺杂试剂供应不足将是个问题，然而把电解质材料加工成功能性装置的工艺则将是一个更为重要的问题。
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