掺钆氧化铈

掺钆氧化铈(GDC)（也称为掺钆氧化铈、掺钆氧化铈、氧化铈(IV)、掺钆和GCO，化学式Gd:CEO2）是一种用于固体氧化物燃料电池的陶瓷电解质（SOFC）。它具有立方结构，氧化形式的密度约为7.2g/cm3。它是一类掺杂氧化铈的电解质之一，与SOFC中最常用的氧化钇稳定氧化锆材料相比，具有更高的离子电导率和更低的工作温度（<700°C）。因为YSZ需要800–1000°C的工作温度才能实现最大的离子电导率，相关的能量和成本使GDC成为商业上可行的SOFC的最佳材料（甚至是不可替代的，据弗劳恩霍夫协会的研究人员称）。

将钆（一种三价阳离子）引入二氧化铈（CeO2，Ce处于4+氧化态）或CO或H2还原时会产生氧空位。氧化物离子空位的高浓度和迁移率导致该材料具有高离子电导率。除了具有高离子电导率外，GDC是一种有吸引力的替代YSZ的电解质，因为它具有低反应性和与许多混合导电正极材料良好的化学相容性。Gd的掺杂剂水平通常在10%到20%的范围内。大多数SOFC研究人员和制造商仍然倾向于使用YSZ而不是CGO，因为YSZ具有卓越的强度，并且GDC在高温下暴露于H2或CO会降低。

合成方法包括沉淀、水热处理、溶胶-凝胶、喷雾热解技术（SPT）、燃烧和使用铈源（例如硝酸铈、硝酸铈铵、草酸铈、碳酸铈和氢氧化铈）的纳米铸造。GDC已被合成为粉末、墨水、圆盘和纳米材料（包括纳米颗粒、纳米晶体、纳米粉末和纳米线）等形式。

除了SOFC，GDC还有其他用途：

• 作为氧传感器
• 在汽车尾气的催化处理中