5.固体氧化物燃料电池以()为电解质。

好的，我们来详细解析一下这道题目。 ### 题目背景 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）是一种高温燃料电池，它通过电化学反应将燃料（如氢气或天然气）和氧化剂（如空气中的氧气）直接转化为电能。SOFC 的关键部件之一是电解质，电解质的作用是在电池内部传输氧离子。 ### 选项分析 **A. 氧化锆 (ZrO₂)** - **特点**：氧化锆是一种常见的固体电解质材料，特别是在掺杂了某些元素（如钇、铈等）后，可以形成稳定的立方晶相，具有很高的氧离子导电性。 - **应用**：在 SOFC 中，常用的电解质材料是钇稳定氧化锆（Yttria-Stabilized Zirconia, YSZ），它在高温下（通常在 600-1000°C）表现出优异的氧离子传导性能。 - **示例**：想象一个 SOFC 电池，其中电解质层是由 YSZ 制成的。当电池工作时，氧离子从阴极通过 YSZ 电解质迁移到阳极，完成电化学反应。 **B. 氧化镁 (MgO)** - **特点**：氧化镁是一种高熔点的陶瓷材料，但它不是良好的氧离子导体。 - **应用**：氧化镁主要用于高温陶瓷材料和耐火材料，而不是作为 SOFC 的电解质。 - **示例**：如果你用氧化镁作为电解质，电池将无法正常工作，因为氧离子无法有效传输。 **C. 氧化锌 (ZnO)** - **特点**：氧化锌是一种半导体材料，具有一定的电子导电性，但不是良好的氧离子导体。 - **应用**：氧化锌主要用于电子器件、涂料和化妆品等领域，而不是作为 SOFC 的电解质。 - **示例**：如果用氧化锌作为电解质，电池同样无法正常工作，因为氧离子无法有效传输。 ### 为什么选择 A - **原因**：氧化锆（特别是 YSZ）是目前最常用的 SOFC 电解质材料，因为它在高温下具有优异的氧离子导电性和化学稳定性。 - **总结**：在 SOFC 中，电解质需要在高温下高效传输氧离子，而氧化锆（尤其是 YSZ）正好满足这一要求。