科廷邵宗平SMTD：PCFC不加湿也能导质子？探索BZCYYb电解质离子传导机制

本文研究了质子导体BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ（BZCYYb）在实际运行条件下的离子扩散机制。研究背景是质子陶瓷燃料电池（PCFC）性能提升受限于对电解质中多种离子传输机制，尤其是质子与氧离子传导行为及其相互转变的认识不足。研究目的在于揭示BZCYYb材料在不同温度、湿度条件下的离子传导机制动态演变规律。结论表明，BZCYYb的离子传导行为高度依赖于环境条件：在未水合条件下主要表现为氧离子导体，在湿润环境中通过水合转变为质子-氧离子混合导体；研究首次发现，在干氢气氛下，晶界富集氧可通过氢化作用引入质子，形成无需预加湿的质子化新路径；温度升高（>600 °C）会导致脱水，促进传导机制向混合型转变。该工作从实验与理论层面明确了质子导体中多种载流子的协同传输与动态转变机制，为PCFC电解质材料设计与运行优化提供了重要指导。