作为SOFC中的分离材料，质子导电氧化物的使用要求不仅包括质子缺陷的高迁移性，而且包括缺陷的高浓度和燃料电池操作条件下的稳定性。目前，只有基于高Y掺杂BaZrO₃的电解质以一种独特的方式结合了这些性质^［35］。令人惊讶的是，这种材料的发展要求折中很少。BaZrO₃实际上是具有最高晶格常数的立方钙钛矿。高对称性对于质子缺陷的高溶解度和高各向同性质子迁移必不可少。高晶格常数(对Y掺杂样品来说a＞420pm^［39］)伴随质子缺陷的高稳定，Zr-O键的共价降低了Zr/H的排斥作用，因此降低了质子缺陷迁移的活化焓。只有Ba₃CaNb₂O₉具有同样良好的晶格常数，但B位上Ca/Nb的次序导致对称性降低。低密度堆积的BaCeO₃已显示出明显的正交晶格畸变。

另一个重要特征是提供一个近乎完美的受主掺杂剂(即掺杂剂使氧碱度几乎不变)。虽然在所有其他报道中，受主掺杂剂浓度的增加导致质子迁移减少和质子缺陷的熵不稳定，BaZrO₃中Y的掺杂水平高达20％时质子迁移和水合物的热力学几乎不变^［37］。在高掺杂浓度和高溶解度限制下，高质子迁移率和熵稳定的质子缺陷使该材料具有高质子电导率。温度低于700℃，水分压为23hPa，这超过了最好氧化物离子导体的氧化物离子导电率。虽然Y掺杂BaZrO₃的体电导率甚至略高于BaCeO₃基氧化物的质子导电性，但是化学稳定性更有用，就像与Ce相比，Zr具有较高的电负性，Zr-O键具有较高的共价。对于CO₂在空气中的分压(38Pa相当于380×10^-6)，纯BaZrO₃在300℃以上是稳定的，仅略高于BaTiO₃和SrTiO₃，其优秀的稳定性是众所周知的^［12］。

高体质子导电性、高稳定性和广泛的离子畴^［47］因此使Y掺杂BaZrO₃对SOFC应用的质子传导电解质的发展成为有趣的母体化合物。不幸的是，不利的脆性、晶界阻抗以及随Y掺杂水平的增加而要增加的相稳定性都是需要解决的问题。少量BaCeO₃的添加或掺杂剂种类选择的折中可以帮助减少这些问题。(www.daowen.com)

无论如何，本章详细讨论的钙钛矿型氧化物中潜在的非常高的质子迁移可能成为减少传统SOFC不利于高温操作的启发。

致谢 感谢R.Merkle阅读校样，感谢U.Traub准备图。