氧離子導(dǎo)體在SOFC/SOEC領(lǐng)域應(yīng)用廣泛 YSZ是代表性產(chǎn)品

　　氧離子導(dǎo)體，是具有氧離子遷移特性的化合物，主要用作高溫燃料電池、電解池的固體電解質(zhì)，具備高氧離子傳導(dǎo)性、低電子傳導(dǎo)性特征。

 

　　固體氧化物燃料電池（SOFC），是第三代燃料電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，由陽極、陰極、電解質(zhì)組成，按照電解質(zhì)類型來劃分，可以分為氧離子導(dǎo)體SOFC、質(zhì)子導(dǎo)體SOFC，目前技術(shù)相對成熟、應(yīng)用更為廣泛的是氧離子導(dǎo)體SOFC。

 

　　固體氧化物電解池（SOEC），將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，同樣也可以根據(jù)電解質(zhì)種類來劃分，分為氧離子傳導(dǎo)型SOEC、質(zhì)子傳導(dǎo)型SOEC，氧離子傳導(dǎo)型SOEC（O-SOEC）技術(shù)難度相對較低，更易于實(shí)現(xiàn)，目前在我國商業(yè)化試運(yùn)營的項(xiàng)目主要是O-SOEC。

 

　　由SOFC、SOEC行業(yè)發(fā)展來看，氧離子導(dǎo)體研發(fā)應(yīng)用重要性突出。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2024-2029年中國氧離子導(dǎo)體行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示，氧離子導(dǎo)體通常制造為隔膜形式，隔開陰極與陽極，并在二者之間進(jìn)行氧離子傳導(dǎo)。氧離子導(dǎo)體同時接觸陰極材料、陽極材料，需要具備良好兼容性，還會接觸燃料氣、空氣/氧氣、水蒸氣，并且工作在高溫環(huán)境中，降解嚴(yán)重，需要良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化還原性以及長使用壽命。

 

　　氧離子導(dǎo)體材料主要包括螢石結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷兩大類。螢石結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷材料主要有ZrO2（氧化鋯）、CeO2（氧化鈰）等，為進(jìn)一步提高氧離子傳導(dǎo)性，需添加其他化合物進(jìn)行摻雜，例如氧化釔（Y2O3）穩(wěn)定氧化鋯、氧化鈧（Sc2O3）穩(wěn)定氧化鋯；鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物陶瓷材料主要有LaGaO3（鎵酸鑭）等，通常也需要采用摻雜、表面修飾等工藝進(jìn)行性能提升。

 

　　現(xiàn)階段，氧化釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）憑借優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，成為氧離子導(dǎo)體中研究最為深入、應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品類型，通常采用純度≥99.9%的8YSZ納米粉體（即8mol%氧化釔穩(wěn)定氧化鋯）。此外，氧化鈧穩(wěn)定氧化鋯（ScSZ）氧離子傳導(dǎo)率更高，也受到關(guān)注。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，預(yù)計(jì)2025年，全球SOFC市場規(guī)模將達(dá)到29.2億美元，2020-2025年復(fù)合年均增長率將達(dá)到30%，呈現(xiàn)迅猛增長態(tài)勢，在我國SOFC市場中，已有濰柴動力、潮州三環(huán)等企業(yè)進(jìn)行布局。在海外，已有SOEC項(xiàng)目商業(yè)化運(yùn)行，在我國，SOEC技術(shù)研究不斷深入，但未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，仍處于小規(guī)模示范階段，相關(guān)布局企業(yè)有華科福賽、翌晶能源等。氧離子導(dǎo)體未來市場增長空間大。

 

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