Abstract
WO3-doped Bi2O3 was found to be a stable Bi2O3-based system compared to commonly known Y2O3-doped Bi2O3 system. The atomic arrangement of WO3-doped Bi2O3 is similar to that of the fluorite structure.
However, the electrical conductivity of WO3-doped Bi2O3 is significantly lower than that of Y2O3-doped Bi2O3. The structure and electrical conductivity of samples formulated as (W0.15CaxBi0.85-x)2O3.45-x
(x =0, 0.1, 0.2 and 0.3) were investigated. The as-sintered (W0.15Bi0.85)2O3.45 and (Ca0.1W0.15Bi0.75)2O3.35
exhibit similar single tetragonal structure that is isostructural with 7Bi2O3·2WO3. Therefore,
(W0.15Bi0.85)2O3.45 and (Ca0.1W0.15Bi0.75)2O3.35 formed a superstructure consisting of 10 cubic fluorite subcells.
However, the as-sintered samples consist of a tetragonal structure and tetragonal CaWO4 for x = 0.2 and 0.3 because the oxygen vacancy concentration increases. The conductivities of (CaxW0.15Bi0.85-x)2O3.45-x (x = 0, 0.1, 0.2 and 0.3) did not exhibit linear dependence with x value. The best conductivity is 2.35 × 10-2 S cm-1 at 700°C for x = 0.1 that ishigher than that of Ca-free (W0.15Bi0.85)2O3.45. The higher conductivity of
(Ca0.1W0.15Bi0.75)2O3.35 than (W0.15Bi0.85)2O3.45 may result from the higher anion vacancy concentration and more symmetrical structure.
國科會補助專題研究計畫項下出席國際學術會議心得報告
日期： 99 年 06 月 05 日
參加會議經過
此次出國之主要目的為受邀參加於拉脫維亞里加市拉脫(Riga, Latvia)維亞大學固態 物理研究所(Institute of Solid State Physics, University of Latvia)所舉辦的第九屆國際 快速離子導體系統會議 (9th International Symposium on Systems with Fast Ionic Transport)。此系列會議大約每二至三年舉行一次。參加學者主要來自歐洲各國此領
(英文)9th International Symposium on Systems with Fast Ionic Transport
發表論文 題目
(中文)
(英文) CATHODE-SUPPORTED SOFC USING A HIGHLY CONDUCTIVE LANTHANUM ALUMINATE-BASED ELECTROLYTE
尼拉及荷蘭的赫爾辛基轉機。雖然旅程路途遙遠卻相當有收穫。
會議報到日是 6 月 1 日，會期共 4 天，6 月 4 日閉幕。這是相當具有主題性的能源 材料相關國際會議，主要原因是快速離子導體最重要的應用在於各種能源元件如燃 料電池，鋰離子電池的電解質材料。能源一直是歐洲國家相當重視的議題，參加此 次會議共有來自至少 20 個不同的國家的專家學者，發表論文超過 100 篇。這是一 相當重要的中型國際會議，定期會在歐洲國家輪流舉辦。會中所討論的材料包括無 機離子導體如氧離子導體鋰離子導體 有機高分子離子導體 及複合離子電子混合 導體及其在各種能源元件上之應用。
與會心得
這次會議中有幾位在固態離子元件研究領域中屬於重量級的學者。一位是來自德國 Max Plank Institute 的 Joachim Maier 教授。他的演講題目是 “Materials Optimization for Solid State Ionics. What are the adjusting screws for tuning materials for
electrochemical storage 演講中談到在電化學元件的應用關鍵在於離子的傳送及結 構的儲存能力。因此，在材料性質的提升上，除了開發新材料與結構外，最重要的 是如何針對現有材料進行修正與調整，這其中包括添加適當添加劑及微結構的調 整，以有效的增加反應表面積。特別是顯微結構奈米化，可以大幅提升電化學元件 的性能，Maier 教授並以鋰離子電池來做說明與驗證。對進行離子導體與固態離子 元件相關研究，Maier 教授演講內容有很大助益。
此次會議另一收穫是有機會與倫敦大學(University of Landon)的 Isaac Abrahams 教 授及華沙工業大學(Warsaw University of Technology)的 Franciszek Krok 教授的為著 名研究團隊見面，Abrahams 和 Krok 長期投入氧化鉍相關離子導體研究，發表許多
論文。氧化鉍為目前已知導電率最高的氧離子導體，原因在於所存在的高濃度氧空 位缺陷，但也因為這些氧空位缺陷的存在，使氧化鉍晶體結構不穩定，在高溫下熱 處理易產生相變化。
在此次會中 Abrahams 和 Krok 的研究團隊報告到以 Bi2O3- Y2O3- Er2O3 雙離子添 加方式較單獨 Y2O3 或 Er2O3 單離子添加方式在同樣添加濃度下，可獲得結構更為 穩定的材料。並提出雙陽離子添加結果可增加亂度的看法，對材料整體自由能降低 有助益。所以 Bi2O3- Y2O3- Er2O3 系統呈現較佳的結構穩定性。同時，這兩位學 者利用中子繞射，分析氧離子與空位位置的分佈，也發現氧離子位置的分佈，其實 與組成及溫度有極大關係，也以此來解釋為何氧化鉍材料隨溫度變化易呈現非線性 的熱膨脹與導電行為。這些論點對離子導體材料特性研究有相當大的幫助。恰巧，
今年 11 月本人與台大材料系韋文誠教授共同舉辦 2010 年氧化鉍材料在能源應用國 際研討會，也同時邀請 Isaac Abrahams 教授及 Franciszek Krok 教授來參加此一盛 會。雖然，來拉脫維亞前也曾去電邀請，都未獲回應。會議期間，經當面親自邀請，
兩位都欣然答允一定會來參加在台灣舉行的會議。這是本次會議重要收穫之一。
本次會議，個人所發表的論文題目為 CATHODE-SUPPORTED SOFC USING A HIGHLY CONDUCTIVE LANTHANUM ALUMINATE-BASED ELECTROLYTE，鈣 鈦礦結構氧化物是一非常複雜且豐富的無機化合物族群，就導電性而言，可由超導 體變化至絕緣體。藉添加異價陽離子造成缺陷結構的改變，則可以將導電行為提升 為離子導體。本次邀請演講究是針對摻雜的鋁酸鑭系統 (Doped LaAlO3) 將其製 備成以陰極為支撐之固態氧化物燃料電池所必備之薄膜固態電解質。一般都被認為 鋁酸鑭系統是良好的絕緣體，但是藉適當的離子摻雜來改變缺陷及晶格結構，可使
其導電行為提升為良好離子導電行為，而且可以作為燃料電池之電解質之用。這些 結果在會後也獲得相當多的肯定與回響。
建議
在歐洲類似第九屆國際快速離子導體系統會議的中型國際會議相當頻繁，而且 參與學者得互動狀況較上千人參加的大型會議要好很多。換言之，國內學者參與歐 洲中型國際會議更有機會與當地知名學者交流，對自己研究在國際的曝光，有相當 大幫助。因此，建議國內學者多多參與歐洲中型國際會議，效益將不亞於大型國際 會議。
攜回資料名稱及內容 1.會議論文集
2.參加人員名單
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
900 800 700 600 500
La0.99Ba0.01Al0.9Y0.1O3
CATHODE-SUPPORTED SOFC USING A HIGHLY CONDUCTIVE LANTHANUM ALUMINATE-BASED ELECTROLYTE
Kuan-Zong Fung (presenting author), Te-Yuan Chen