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随着铝及铝合金在汽车、航空航天、电子等行业中的广泛应用,人们对于铝及铝合金的质量要求越来越高。现代铝及铝合金的生产加工亟需简单、精确的测氢方法和环保、高效的脱氢方法。质子导体法用于铝液测氢脱氢不仅方便、可靠,而且无污染。欧美及日本等国家已有相关方面的研究和应用,我国在这方面还仅处于研究阶段,为填补国内的空白,本研究试验采用钙钛矿型质子导体组装氢传感器和氢泵,用于铝液测氢和脱氢,为我国生产低氢、高质量的铝材提供理论基础及技术支持。实验采用固相合成法以BaCO3、ZrO2、Yb2O3为原料,在1400℃10小时的条件下合成BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α,并经1600℃10小时烧结。XRD物相分析发现,合成得到了BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α,而且烧结后样品的晶相并未发生变化。研究测定了BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α的交流阻抗谱,计算得出电导率发现,740℃≤T≤900℃时,BaZrO3和BaZr0.9Yb0.103-α的电导率分别为6.93×10-7S·cm-1～3.71×10-6S·cm-1和3.05×10-4S·cm-1～1.37×10-3S·cm-1,表明BaZrO3在经Yb3+掺杂后电导率有了大幅度的增加。根据Arrhenius定律,分别拟合得到了BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α的电导率计算公式：σ=102.9/T exp(12093.8/T)(740℃～900℃);σ=5596.182/T exp(-9890.901/T)(480℃～900℃).分析测定BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α的红外吸收光谱发现,BaZrO3中没有O-H的吸收峰,而BaZr0.9Yb0.1O3-α中存在O-H的吸收峰。说明Yb3+掺杂使BaZr0.9Yb0.1O3-α产生了质子,并且质子以O-H的形式存在。分析测试BaZrO3和BaZr0.9Yb0.1O3-α的扫描电镜,结果显示：烧结后,BaZr0.9Yb0.1O3-α相对于BaZrO3晶粒小、孔隙多、结构疏松。因此尽管BaZr0.9Yb0.1O3-α的电导率较高,其仍不适用于组装氢传感器和氢泵。采用CaZr0.9In0.1O3-α质子导体,以铂作电极,含氧1.14%的H2-Ar混合气作参比气组装了氢传感器。交流阻抗谱测得氢传感器的电阻为2024Ω。采用组装的氢传感器测氢,结果表明，CaZr0.9In0.1O3-α)质子导体氢传感器响应时间为3min,与LECO RH-404测氢仪的相对误差为14.7%。因此可将它用于铝液中氢含量的快速、连续、在线监测。采用CaZr0.9In0.1O3-a质子导体组装了氢泵。交流阻抗谱测得到氢泵的电阻为4200Ω。采用组装的氢泵分别在外加电压1.0V,1.5V,2.0V,2.5V的条件下对铝液进行脱氢。脱氢结果显示,外加电压1.0V,铝液中的氢含量S≥0.245ml/100gAl时,脱氢速度较快,6.6×10-4ml/(100gAl·min)。外加电压2.5V时,脱氢极限可达0.093ml/100gAl左右。因此可将CaZr0.9In0.1O3-α质子导体氢泵用于高含氢量铝液的快速脱氢预处理或高质量要求铝材的深度脱氢。