Pengaruh suhu sintering terhadap sifat elektrokimia Ce0.8Sm0.05Ca0.15O2-δ (SCDC)-La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 -δ (LSCF) pelet heterostruktur

Hasil dan diskusi

Analisis struktur kristal

Struktur kristal SCDC, LSCF, dan kartu PDF yang sesuai digambarkan pada Gambar. 1a, Pola XRD SCDC diindeks menjadi fase fluorit kubik SCDC (JCPDS 75-0158), yang sangat mirip dengan CeO₂ (JCPDS 34-0394) [16] dan puncak difraksi SCDC disajikan sedikit bergeser ke arah nilai 2θ yang lebih rendah dibandingkan dengan CeO murni₂ , menunjukkan bahwa Sm dan Ca terdoping dengan baik ke dalam kisi kristal ceria, dan konstanta kisi telah diperbesar setelah doping ion ganda menurut persamaan Scherrer. Ketinggian puncak yang kuat menunjukkan kristalinitas tinggi dari bubuk SCDC yang disintesis. Untuk pola LSCF XRD, sebelas puncak difraksi dapat dideteksi pada 22.939°, 32.665°, 40.291°, 46.867°, 52.799°, 58.296°, 68.446° ,73.243°, 77.923°, 82.522°, dan 87.073°, yang dapat berupa diindeks sebagai (100), (110), (111), (200), (210), (211), (220), (221), (310), (311), dan (222) pesawat masing-masing. LSCF dapat diidentifikasi sebagai struktur perovskit murni dan hasil ini konsisten dengan yang dilaporkan sebelumnya [17]. Pola XRD untuk sampel yang disinter pada suhu yang berbeda disajikan pada Gambar 1b untuk perbandingan. Terlihat bahwa intensitas puncak menurun dengan meningkatnya suhu annealing, dan mungkin karena degradasi LSCF menjadi produk Sr-O berbutir halus pada suhu tinggi. Sementara itu, kita dapat mengamati bahwa posisi puncak komposit LSCF-SCDC bergeser ke arah sudut kecil, dan fase kristal sedikit kelarutan antara LSCF dan SCDC selama sintering mengakibatkan ekspansi kisi seiring dengan peningkatan konstanta kisi [18], akhirnya mengarah ke puncak difraksi XRD bergeser ke sudut rendah. Fenomena yang menarik adalah puncak pelet 900 °C bergeser ke sudut tinggi, dan mungkin karena pengendapan Sr dan Co yang disebabkan oleh degradasi LSCF ketika suhu sintering mencapai 900 °C, yang sangat sesuai dengan literatur sebelumnya [19]. Ketika suhu terus meningkat hingga 1000 °C, butir terus tumbuh, dan konstanta kisi yang sesuai lebih besar dari pelet 600 °C dan 800 °C, sehingga dapat dilihat bahwa puncak XRD bergerak kembali ke titik kecil. sudut. Apalagi degradasi Sr dan Co hanya sedikit sehingga tidak ditemukan puncak independen Sr dan Co. Hampir semua puncak karakteristik SCDC dan LSCF dapat diamati secara individual dan tidak ada fase tambahan yang terdeteksi, yang menyatakan bahwa tidak ada reaksi kimia yang terjadi antara bahan LSCF dan SCDC selama proses sintering bahkan pada 1000 °C. Dengan kata lain, komposit LSCF-SCDC relatif stabil pada suhu tinggi; stabilitas bahan sangat penting dan prasyarat untuk stabilitas sel bahan bakar rakitan.

a Pola XRD dari SCDC dan LSCF dan kartu PDF yang sesuai. b Sampel LSCF-SCDC disinter pada suhu yang berbeda dan kartu PDF CeO2 murni disediakan

Karakterisasi morfologis

Gambar SEM penampang pelet LSCF-SCDC yang disinter pada suhu yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 2. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar perbesaran tinggi Gambar 2a untuk pelet 600 °C, sampel terdiri dari partikel berleher baik dengan lebar distribusi ukuran dari ukuran nano ke ukuran mikro. Ini mungkin karena penggunaan bahan LSCF komersial tanpa kontrol yang rumit dari ukuran partikel dan morfologi [20], karena gambar SEM untuk LSCF dan SCDC murni ditunjukkan pada file tambahan 1. Namun, beberapa aglomerasi dapat diamati pada pelet yang disinter pada 800 °C dan 900 °C. Dalam pertumbuhan granular untuk pelet LSCF-SCDC setelah disinter suhu tinggi pada 1000 °C, bentuk partikel telah dihancurkan dengan buruk untuk membentuk kelompok yang lebih besar, yang menghasilkan penurunan signifikan pada area spesifik. Di sisi lain, pelet juga telah membentuk struktur curah dengan densitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan pelet yang disinter pada 600 °C. Sintering suhu tinggi telah menghilangkan antarmuka partikel yang dapat menyediakan jalur transportasi untuk konduksi ionik [21]. Jelas, ketebalan pelet menurun dengan suhu sintering karena penyusutan, dan fenomena seperti itu umumnya terjadi selama sintering suhu tinggi [22, 23]. Selain itu, dapat dilihat bahwa densitas pellet LSCF-SCDC secara bertahap meningkat seiring dengan suhu sintering. Untuk mendapatkan ketebalan yang akurat, kami telah menggunakan mikrometer spiral untuk mengukur ketebalan pelet. Masing-masing pelet diukur sebanyak lima kali pada tempat yang berbeda dan kemudian dihitung rata-ratanya untuk mendapatkan nilai akhir. Terlihat bahwa ketebalan keempat sampel berturut-turut adalah 1.294 mm, 1.288 mm, 1.231 mm, dan 1.067 mm, yang sesuai dengan hasil SEM. Selain itu, beberapa partikel kecil yang diindeks sebagai lingkaran merah dapat dideteksi pada Gambar 2g; partikel kecil harus presipitasi Sr dan Co karena degradasi LSCF seperti yang dilaporkan sebelumnya [19]. Namun, hanya sejumlah kecil LSCF yang telah terdegradasi dalam kasus kami, karena hanya sedikit partikel yang dapat diamati pada gambar SEM dan tidak ada puncak terkait Sr dan Co yang dapat dideteksi dalam pola XRD seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar SEM penampang dalam perbesaran tinggi dan rendah dari pelet LSCF-SCDC disinter pada suhu yang berbeda. (a , b ) 600 C; (c , d ) 800 C; (e , f ) 900 C; (g , h ) 1000 C

Pengukuran pemetaan unsur EDS digunakan sebagai alat untuk mengeksplorasi distribusi unsur dalam pelet LSCF-SCDC aglomerat yang disinter pada 1000 °C, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3a. Dapat diamati bahwa unsur Ca, Sm, dan Ce yang berasal dari fluorit SCDC dan unsur Co, Fe, La, dan Sr yang diindeks sebagai LaSrCoFe-oksida tersebar merata di seluruh permukaan, menunjukkan bahwa meskipun LSCF-SCDC sangat menggumpal setelah 1000 °C sintering, distribusi elemen tetap seragam. Gambar pemetaan EDS tambahan disediakan di File tambahan 1. Semua elemen terdistribusi secara homogen pada permukaan penampang keempat pelet, yang mencerminkan fase LSCF dan SCDC tetap seragam dan membentuk komposit keramik homogen bahkan pada waktu sintering yang lama .

a Gambar pemetaan EDS dari pelet LSCF-SCDC yang disinter pada 1000 °C. b Gambar penampang SEM dan pemetaan elemen untuk antarmuka antara membran LSCF-SCDC dan elektroda NCAl

Antarmuka rinci antara membran LSCF-SCDC dan elektroda NCAL setelah uji sel telah disediakan pada Gambar. 3b. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar mentah, elektroda NCAL kontak dengan baik dengan membran LSCF-SCDC dan tidak ada celah yang terlihat pada antarmuka; ini mungkin karena perlakuan pemanasan awal sebelum pengujian kinerja. Dari pemetaan unsur, keberadaan unsur Ce, Sm, Fe, La, Sr, Co, dan O untuk lapisan atas menegaskan komponen utama LSCF-SCDC. Distribusi homogen Ni dan Co dapat diamati di lapisan bawah, menunjukkan elektroda terdiri dari NiCo-oksida. Sinyal elemen Li terlalu ringan untuk dideteksi, dan kandungan Al pada lapisan NiCoAlLi-oxide (NCAL) sangat rendah; oleh karena itu, sinyal Al yang sangat lemah dapat dikumpulkan. Patut disebutkan bahwa tidak ada difusi unsur yang jelas ditemukan setelah operasi sel. Selain itu, celah heterogen terdeteksi pada antarmuka dari gambar pemetaan, yang terutama disebabkan oleh kerusakan selama pemotongan area penampang untuk karakterisasi SEM.

Kinerja sel bahan bakar

Sel bahan bakar telah dibuat menggunakan bubuk LSCF-SCDC yang disinter pada suhu yang berbeda. Serbuk ini digunakan sebagai membran penghantar ion dan Ni-foam NCAL sebagai elektroda. Dalam karya ini, seperti disebutkan sebelumnya, pengaruh suhu sintering terhadap kinerja elektrokimia diselidiki. Kerapatan arus tipikal (I )-tegangan (V ) dan rapat arus (I )-kepadatan daya (P ) kurva untuk sel bahan bakar fabrikasi pada 550 °C di bawah H₂ /pasokan udara ditampilkan pada Gambar. 4a. Terlihat bahwa perangkat yang dirakit dengan bubuk yang disinter pada 600 °C memiliki kerapatan daya maksimum 543 mW/cm ² dan tegangan rangkaian terbuka (OCV) di atas 1 V. Hasilnya menunjukkan membran pelet yang disinter pada 600 °C cukup padat; jika tidak, kebocoran gas akan mengurangi tekanan parsial oksigen yang menyebabkan penurunan OCV menurut persamaan Nernst. Alasan yang mendasari bagaimana menghindari kebocoran gas pada suhu sintering rendah tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:NCAL sebagai elektroda harus direduksi menjadi logam Li, Ni, dan Co di sisi anoda. Logam Li dengan aktivitas kuat harus bereaksi dengan air yang dihasilkan untuk menghasilkan LiOH, yang dalam keadaan cair pada suhu operasional dan terisi penuh ke dalam pori-pori SIM untuk mendapatkan pelet padat. Hasil seperti itu akan dilaporkan dalam pekerjaan kami berikutnya. Ketika suhu sintering meningkat menjadi 800 °C atau 900 °C, kinerja yang sesuai berkurang sampai batas tertentu, tetapi OCV tetap 1 V. Untuk sel bahan bakar yang disiapkan oleh bubuk yang disinter pada 1000 °C mengalami penurunan yang signifikan, OCV telah berkurang menjadi lebih rendah dari 0,7 V dan kepadatan daya maksimum turun menjadi 106 mW/cm ² serentak. Hasilnya mencerminkan bahwa suhu sintering yang dioptimalkan dan struktur mikro mempengaruhi secara langsung transpor ionik dan, dengan kata lain, menggambarkan kinerja sel bahan bakar. Sintering suhu tinggi menyebabkan aglomerasi parah yang sudah ditunjukkan pada gambar SEM pada Gambar. 2; sebagai hasilnya, kinerja elektrokimia dari sel-sel yang dirakit dapat dengan mudah dipahami. Pada suhu tinggi, partikel LSCF dan SCDC dapat dilebur untuk membentuk eutektik; ini menimbulkan kepadatan tinggi pelet LSCF-SCDC, disertai dengan hilangnya besar permukaan dan kontak antarmuka. Hasil ini konsisten dengan data yang dilaporkan sebelumnya; Murray dkk. mengungkapkan bahwa LSCF menjadi padat dengan suhu sintering lebih tinggi dari 1000 °C [24, 25]. Antarmuka antara partikel LSCF dan SCDC menyediakan jalur transportasi ion yang cepat, dan merupakan faktor penting untuk konduksi ion dari pelet LSCF-SCDC [26]; dengan cara ini, apa yang disebut efek komposit ada secara luas dalam bahan dua fase atau multi fase [27, 28]. Suhu sintering yang tinggi sebagian besar menghilangkan area antarmuka antara LSCF dan SCDC, dan akibatnya, jalur konduksi ionik telah berkurang secara signifikan, akhirnya menyebabkan kerugian besar pada OCV dan output daya. Kami telah membuat sel bahan bakar dari pelet LSCF-SCDC yang disinter pada 550 °C, dan perangkat tersebut menghasilkan OCV 0,9 V dan kerapatan daya maksimum 245 mW/cm ² pada suhu operasional 550 °C. Intinya adalah bahwa sel bahan bakar 600 °C menyajikan kinerja yang lebih baik daripada sampel 550 °C; mungkin karena struktur berpori dari pelet LSCF-SCDC ketika suhu sintering adalah 550 °C, yang dapat mengakibatkan terjadinya penyeberangan gas dan hubungan arus pendek yang terjadi sampai batas tertentu. Dalam arti tertentu, kekhususan suhu sintering yang berpengaruh pada kinerja pelet tidak dapat digeneralisasi. Di satu sisi, suhu sintering yang lebih tinggi akan menghasilkan kepadatan yang lebih baik, yang menyertai kinerja sel yang unggul. Di sisi lain, suhu sintering yang lebih tinggi harus secara serius menghancurkan antarmuka antara bahan dua fase LSCF dan SCDC, mengurangi konduktivitas listrik untuk semakin memperburuk kinerja sel. Kedua pengaruh bekerja sama dan mencapai keseimbangan, yang menghasilkan suhu sintering optimal 600 °C untuk kinerja sel.

Karakteristik rapat arus tegangan dan rapat arus daya untuk a sel bahan bakar dirakit dari sintering pelet LSCF-SCDC pada berbagai suhu sinter. b Performa elektrokimia sel sinter 600 °C yang beroperasi pada 500–550 °C

Suhu sintering yang lebih tinggi menghasilkan membran elektrolit yang lebih tipis seperti yang ditunjukkan hasil SEM, yang bermanfaat untuk mengurangi kerugian ohmik dan akan menghasilkan kinerja sel yang lebih baik. Sebaliknya, sel-sel yang didasarkan pada sintering suhu yang lebih tinggi menghasilkan kinerja sel yang memburuk. Satu-satunya hasil untuk fenomena ini adalah konduktivitas ionik yang unggul untuk sampel sintering suhu rendah. Partikel linier dari plot polarisasi sesuai dengan polarisasi ohmik yang melibatkan resistansi ionik dalam elektrolit dan resistansi elektronik dalam elektroda [29, 30]. Karena elektroda konduktif tinggi NCAL digunakan dalam kasus kami, kami dapat menganggap bahwa semua polarisasi ohmik disumbangkan oleh resistansi ionik. Artinya, resistansi ionik pelet LSCF-SCDC dapat diperkirakan dari kemiringan kurva polarisasi di daerah polarisasi ohmik, dan kemudian konduktivitas ionik dapat disimpulkan dari resistansi ionik menggunakan dimensi pelet. Dengan cara ini, konduktivitas ionik pelet 600 °C dan 1000 °C berturut-turut adalah 0,229 dan 0,076 S/cm pada 550 °C. Jelas, pelet LSCF-SCDC yang disinter pada 600 °C memiliki konduktivitas ionik yang lebih tinggi daripada pelet 1000 °C, yang menghasilkan kinerja elektrokimia yang lebih baik dari sel bahan bakar rakitan.

Gambar 4 (b) menyajikan tipikal I -V dan Aku -P karakteristik pada berbagai suhu untuk perangkat yang dibuat dengan pelet yang disinter pada 600 °C. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 4b, OCV meningkat dari 1,00 menjadi 1,05 V ketika suhu operasional menurun dari 550 menjadi 500 °C; fenomena ini dapat dijelaskan dengan persamaan Nernst, dan daya maksimum 543 mW/cm ² dicapai pada 550 °C. Patut dicatat bahwa sel bahan bakar tersebut menunjukkan kinerja yang menjanjikan pada suhu rendah (312 mW/cm ² ).

karakterisasi EIS

Untuk mempelajari lebih lanjut karakteristik elektrokimia sel rakitan ini, pengukuran EIS dilakukan di bawah H₂ /kondisi udara, dan kurva Nyquist direkam pada suhu yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5. Semua spektrum terdiri dari busur tertekan mengikuti ekor. Data eksperimen dipasang menggunakan software ZSimpwin. Model rangkaian ekivalen yang sesuai R ₁ (R ₂ T ₂ )(R ₃ T ₃ ) digunakan agar sesuai dengan data yang diukur, di mana R ₁ dianggap sebagai resistansi ohmik termasuk resistansi transpor ionik dan resistansi migrasi elektron. R ₁ ditentukan oleh intersep sumbu nyata pada frekuensi tinggi. Jumlah R ₂ dan R ₃ didefinisikan sebagai resistansi polarisasi elektroda (R p), yang berkaitan erat dengan proses reaksi elektroda dasar, seperti difusi molekul oksigen, adsorpsi, disosiasi, dan migrasi ion oksigen ke batas fase tiga dan penggabungan ke dalam proses elektrolit selama reaksi reduksi oksigen. [31, 32]. Kapasitansi dapat diukur dengan bantuan hubungan ini; \( {C}_i=\frac{{\left({R}_i{Q}_i\right)}^{1/n}}{R_i} \)

Spektrum impedansi sel bahan bakar LSCF-SCDC dengan berbagai suhu sinter, diuji dalam H₂ /atmosfer udara pada 550 °C. Poin:plot Nyquist utama; Baris:pas plot Nyquist

dimana Q adalah elemen fase konstan (CPE) dan mewakili kapasitor non-ideal, R _i (i = 2.3) adalah resistansi di atas, dan n . terkait menunjukkan kesamaan CPE dengan kapasitor ideal; ketika mengasumsikan n = 1, CPE dapat dianggap sebagai kapasitor yang ideal [33, 34]. Dalam kasus biasa, n lebih rendah dari 1. Setiap busur (R _i T _i ) (i = 2.3) harus dikaitkan dengan proses yang sesuai sesuai dengan nilai kapasitansi karakteristiknya C _i . Hasil pemasangan tercantum pada Tabel 1. Resistansi ohmik meningkat dari 0,1112 menjadi 0,2174 Ω cm ² sesuai dengan suhu sintering dari 600 hingga 1000 °C, masing-masing; ini karena busur frekuensi tinggi bergantung pada ketahanan batas butir [35], yang diperkuat oleh bagian aglomerat dengan peningkatan suhu sintering. R ₂ dengan kapasitansi karakteristik dalam kisaran 10 ⁻⁵ ~10 ⁻⁶ F cm ⁻² untuk suhu sintering pada 600 °C dan 800 °C sampel dapat ditetapkan ke reaksi transfer ion pada antarmuka elektroda/elektrolit. Untuk suhu sintering 900 °C- dan sel bahan bakar berbasis 1000 °C, kapasitansinya adalah 10 ⁻⁷ ~10 ⁻⁸ F cm ⁻² ; oleh karena itu, R ₂ milik proses transfer batas butir [36, 37]. Kapasitansi yang sesuai dari R ₃ lebih tinggi dari 10 ⁻³ F cm ⁻² , menunjukkan R ₃ disumbangkan oleh proses difusi gas dan transportasi muatan. Dibandingkan dengan penelitian sebelumnya [20], resistansi ohmik sampel ini berada dalam level normal, tetapi resistansi polarisasi mencapai 1,2212 Ω cm ² saat suhu sintering intensif adalah 1000 °C.

Konduktivitas listrik

Untuk membahas kinerja sel bahan bakar rakitan dari dimensi konduktivitas listrik, resistansi pelet diperoleh dari hasil EIS pada kisaran suhu 450–650 °C di bawah atmosfer udara. Resistensi massal (R _b ) ditentukan oleh konduksi ion di dalam butiran, dan hambatan batas butir (R _gb ) berasal dari konduksi ionik di sepanjang atau melintasi batas butir; keduanya R _b dan R _gb berkontribusi pada resistensi total pelet LSCF-SCDC. Oleh karena itu, konduktivitas total σ pada temperatur yang berbeda dapat diperoleh dengan rumus berikut:\( \sigma =\frac{L}{R\times S} \)

dimana R adalah hambatan total, dan L dan S adalah ketebalan dan luas permukaan pelet, masing-masing [38]. Plot pelet Arrhenius yang disinter pada 600 °C dan 1000 °C ditunjukkan pada Gambar 6a. Kurva Arrhenius menunjukkan hubungan linier dari kedua sampel yang menunjukkan bahwa mekanisme konduksi tidak berubah pada kisaran suhu 450–650 °C. σ . yang diperoleh untuk pelet yang disinter pada 600 °C dimulai dari 0,3852 S/cm pada 450 °C dan mencapai nilai maksimum 0,6041 S/cm pada 650 °C. Konduktivitas tinggi harus berasal dari heterostruktur massal antara bahan dua fase LSCF dan SCDC dalam pelet serta area antarmuka antara partikel yang membentuk wilayah muatan ruang dan ketidaksesuaian struktural, yang mendorong konduksi ion dan menghasilkan konduktivitas listrik yang baik. Selain itu, komposit doping ceria dengan karbonat dianggap sebagai strategi tipikal untuk menerima peningkatan konduktor ion [39, 40].

Plot pelet Arrhenius yang disinter pada 600 °C dibandingkan dengan pelet yang diperoleh pada 1000 °C di a konduktivitas total dan b konduktivitas batas butir

Penyelidikan baru-baru ini mengungkapkan bahwa semikonduktor atau SIM memiliki konduktivitas ionik yang diinginkan [41, 42]. Dalam kasus kami, sistem LSCF-SCDC adalah komposit SIM dan area antarmuka antara dua fase penyusun material bertanggung jawab atas peningkatan konduktivitas yang menjanjikan. Namun, konduktivitas tinggi seperti itu turun tajam untuk pelet yang disinter pada 1000 °C, dan penurunan konduktivitas harus dihasilkan dari peningkatan resistensi batas butir (R _b ), yang disumbangkan oleh transpor ionik melintasi atau di sepanjang area antarmuka. Transportasi tersebut terkait erat dengan area antarmuka serta ukuran partikel. Pelet LSCF-SCDC yang disinter pada 1000 °C menunjukkan bahwa struktur curah dan area antarmuka telah dihilangkan. Oleh karena itu, pelet yang disinter pada 1000 °C menunjukkan nilai yang jauh lebih rendah yaitu 0,3463 S/cm pada 650 °C dan 0,1226S/cm pada 450 °C dibandingkan dengan suhu sinter 600 °C. Selain itu, plot menunjukkan bahwa energi aktivasi sampel ini hampir pada tingkat yang sama, dan energi aktivasi 6,0711 kJ/mol untuk pelet yang disinter pada 600 °C dan pelet yang disinter pada 1000 °C pelet memiliki 6,2060 kJ/mol. It shows that the activation energy has a weak correlation with the sintering temperature but has a greater relationship with the material itself.

The conducting mechanism in SIMs is very important for determining the electrochemical performance of the assembled fuel cell. Therefore, in our previous work, we have extensively investigated the interfacial conducting in SCDC-LSCF SIMs through STEM characterization combined with EELS [38]. It can be found that the depletion of oxygen vacancies inside the interface was significantly mitigated, which can be detected from the enrichment of oxygen in the LSCF-SCDC interface region as the EELS line scanning result presented, finally leading to the enhanced electrical conductivity for LSCF-SCDC SIMs in comparison with single phase materials. The similar phenomenon was observed in Ce_0.8 Gd_0.2 O_2-δ -CoFe₂ O₄ SIMs composite, where a Gd- and Fe-rich phase was in situ formed, which avoids the oxygen vacancy depletion in the grain boundary and resulted in enhancing grain boundary ionic conductivity [43].

The present work just peered the interfacial conducting mechanism from the effect of sintering temperature toward electrical conductivity. As Fig. 6a shows, the pellet sintered at 1000 °C delivered pretty lower electrical conductivity than that of the 600 °C pellet in all temperature ranges. The poor electrical conductivity for LSCF-SCDC pellets sintered at 1000 °C is attributed to its bulk structure, which can be observed from the SEM image. The bulk structure possessed few interface area between particles, which provided a high pathway for charge transfer. In other words, the pathway for charge conducting has been seriously destroyed when the sintering temperature reached as high as 1000 °C. The electrical conductivity combined with the SEM result provided direct and strong evidence for interfacial conducting.

In order to further verify interfacial conducting, we have specially separated the grain boundary resistance from the EIS results and converted the resistance to conductivity by using the pellet dimensions. The grain boundary conductivity (σ _gb ) as a function of temperature was presented as Fig. 6b. It can be found that σ _gb increased with temperature and the Arrhenius curves can be fitted by a single straight line. The noteworthy point is that the σ _gb of pellet sintered at 600 °C is higher than that of 1000 °C pellet. As we knew, the σ _gb is originated from the interface area, and the enhanced σ _gb of 600 °C pellet indicated superior interfacial conducting, proving the interfacial conducting mechanism in SIMs.