بهبود هدایت یونی الکترولیت اکسید سریم دوپ شده با گادالونیوم با استفاده از کمک زینتر نانو اکسید مس

سرامیک اکسید سریم دوپ شده با گادالونیوم (GDC) به دلیل هدایت یون اکسیژن بالا به عنوان الکترولیت در پیل های سوختی حالت جامد کاربرد زیادی دارد. در این مطالعه تاثیر نانو اکسید مس به عنوان کمک زینتر بر خواص الکترولیت GDC شامل ریزساختار و هدایت یونی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، تاثیر افزودن مقادیر 2/0، 5/0 و 1 درصد مولی نانو اکسید مس بر سرامیکGDC سنتز شده به روش حالت جامد مطالعه شد. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که با افزودن نانو اکسید مس به مقدار 1 درصد مولی فاز ناخالصی مربوط به ترکیب CuO شناسایی می شود. بر اساس چگالی و هدایت یونی اندازه گیری شده، مقدار 5/0 درصد مولی نانو اکسید مس به عنوان مقدار بهینه معرفی می گردد. با فزودن 5/0 درصد مولی نانو اکسید مس، چگالی سرامیک GDC به 97 درصد چگالی تیوری افزایش و هدایت یونی الکترولیت به مقدار 89 درصد بهبود یافت. بررسی ریزساختار نمونه ها نشان داد که نانو اکسید مس تاثیر زیادی بر ریزساحتار سرامیک GDC دارد و ریزساختاری با یکنواختی بیشتر از نظر توزیع اندازه دانه حاصل می گردد. افزایش در هدایت یونی و کاهش در انرژی اکتیواسیون الکترولیت GDC در حضور کمک زینتر نانو اکسید مس، می تواند ناشی از افزایش چگالی، رشد دانه و کاهش مقاومت مرز دانه باشد.