甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备Beta-Al_2O_3固体电解质研究

甘氨酸(GNP)为还原剂、硝酸盐为氧化剂,利用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备beta-Al_2O_3前驱粉料。利用热分析(TG/DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)和交流阻抗谱(EIS)等测试技术对beta-Al_2O_3的合成工艺进行研究。结果表明:该法合成beta-Al_2O_3前驱粉料的温度为1150℃,比固相反应法低了150℃,平均粒径约为42.0nm,具有较好的成型和烧结性能。将素坯在1620℃保温烧结,得到的烧结体的结构中Al(Ⅳ)和Al(Ⅵ)分别位于δ=45和δ=-6附近,相对密度为97.6%;350℃时的离子电导率为0.046S·cm~(-1)。     

Bi2O3基固体电解质材料研究进展

从Bi2O2的结构和Bi2O3的掺杂研究两方面综述了Bi2O3基固体电解质材料的研究进展.有关研究表明:高电导率所对应的相是δ相,这是由其独特的结构特征所决定的;掺杂离子半径的大小、组成和掺杂量皆对Bi2O3基固体电解质的电导率和稳定性有着很重要的影响.尽管目前Bi2O3基固体电解质的氧离子导电性是所有正在开发的固体电解质中最高的,但是其热稳定性以及离子导电性都还有待于进一步改进.     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高和环境友好的新能源装置.综述了SOFC中固体电解质的研究进展,概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况.稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径.     

钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展

钙钛矿结构固体电解质材料由于其优越的导电性能而被人们发现并广泛研究.综述了SOFC中钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展,概述了氧离子导体、质子导体、锂离子导体为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况以及湿化学法制备中低温下工作的SOFC电解质材料的主要途径.     

管状YSZ电解质的制备及其在固体氧化物燃料电池中的应用*

以 8mol %钇稳定化氧化锆 (YSZ)为原料 ,以阿拉伯树胶为分散剂和粘接剂 ,采用改进注浆法制备出长度为 2 2 6～2 60mm、壁厚为 0 .4～ 0 .9mm的致密YSZ电解质薄管。设计并制出带有一定锥度的空芯石膏模 ,研究了球磨时间对成型料浆稳定性的影响 ,烧结温度对YSZ样品致密度的影响。研究结果表明 :球磨时间在 75～ 14 0min的范围内料浆的稳定性较好 ,随烧结温度的升高 ,样品的致密度提高。用这种YSZ薄管制成固体氧化物燃料电池 ,电池的电学性能随温度的升高而明显提高 ,三节电池串联的最大功率为 2 .2W。     

LaCaO3基固体电解质在SOFC中的应用

对锶镁掺杂的镓酸镧（Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｇａ０．８Ｍｇ０．２０３,简写为ＬＳＧＭ１０２０）电解质的电化学性能进行了初步的研究,并以它为电解质,Ｎｉ－ＣｅＯ２为阳极,Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ３为阴极制作了ＳＯＦＣ测试电池。对Ｈ２－ｏ２电池的伏安特性进行了测试。用能量损失谱（ＥＤＳ）研究了测试电池断面各种元素的分布情况。结果表明,本研究中得到的ＬＳＧＭ电解质有中温离子电导率高,高温电导率偏低的特点。在不同的温度范围氧离子迁移数均接近于１。测试电池的最大输出功率密度为６７．７ｍＷ／ｃｍ＾２,最大电流密度为１２６．３ｍＡ／ｃｍ＾２。ＥＤＳ结果显示,作为电解质主要元素之一的Ｇａ发生了从电解质到阳极的扩散过程,而作为阳极主要成分之一的Ｎｉ也扩散到了电解质中。这可能是导致测试电池最大输出功率和最大电流密度偏低的主要原因。可以认为,     

复合掺杂氧化铈基电解质电性能及显微结构研究

对Ｓｍ２Ｏ３、ＣａＯ复合掺杂的ＣｅＯ２基固体电解质电导性能和显微结构进行了研究。研究表明，复合掺杂有利于提高氧化铈基材料的电导率。减少Ｓｍ２Ｏ３添加量和加入ＣａＯ有利于试样中晶粒的长大，从而晶界数目较少，这种显微结构的变化可能是导致材料电导率提高的重要因素。     

溶胶-燃烧法制备Ce0.8 Gd0.2 O1.9及其性能

采用溶胶-燃烧法合成了Gd掺杂CeO2的Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)电解质粉末.研究了热处理温度对其相组成、颗粒大小、晶胞参数的影响.并对GDC烧结体的性能进行了研究.结果表明,溶胶一燃烧法可以成功制备出具有良好的烧结性的GDC电解质粉末,1500℃下得到的GDC烧结体的相对密度可以达到95%.电性能测试表明烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率.     

氧化锆基固体电解质制备技术最新研究进展

综述了几种氧化锆基固体电解质制备技术，阐述电化学气相沉积（EVD），等离子喷涂、流延、凝胶注膜等制膜技术的发展现状，并提出制备技术要满足的低成本，薄膜化的发展方向。     

固体氧化物燃料电池中电解质研究进展

从萤石结构型氧化物和钙钛矿结构型氧化物两个方面综述了固体氧化物燃料电池(SOFC)中电解质的研究进展.有关研究表明,掺杂剂的组成和掺杂量以及不同氧化物的结构对固体电解质的电导率和稳定性有着直接的影响.尽管目前已经进行了大量的关于固体电解质电导率促进作用机理的研究工作,但还未形成共识.同时,LaGaO3基钙钛矿型氧化物固体电解质具有广阔的应用前景.     

Li2O烧结助剂对固体氧化物燃料电池LSGM电解质烧结特性及离子电导率的影响

本工作研究了Li₂O作为烧结助剂对固体氧化物燃料电池La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ (LSGM)电解质烧结行为的影响规律, 系统表征了烧结助剂含量和烧结温度对LSGM烧结体的致密度、微观组织结构、相组成以及离子电导率的影响。研究结果表明, Li₂O烧结助剂不仅可显著降低LSGM电解质的完全致密化烧结温度, 还可以消除电解质粉体中原有的LaSrGa₃O₇杂相, 并且抑制常规烧结过程中易于产生的MgO杂相, 从而获得较高离子电导率的LSGM块体。当Li元素添加量为摩尔分数1%时, 在1400 ℃烧结4 h 获得的LSGM烧结体, 其体密度达到理论密度的99% 且为单一的钙钛矿结构。烧结体的离子电导率在800 ℃测试温度下达到最大值0.17 S/cm, 相比未添加烧结助剂的试样提升20%以上。上述结果表明, 通过添加适量的Li₂O作为烧结助剂对制备用于中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)高离子电导率的电解质具有重要意义。     

Computer Modeling of Ionic Conductivity in Low Temperature Doped Ceria Solid Electrolytes

Solid oxides, such as ceria (CeO₂) doped with cations of lower valance, are potential electrolytes for future solid oxide fuel cells. This is due to the theoretically high ionic conductivity at low operation temperature. This paper investigates the feasibility of two potential electrolytes which are samarium-doped ceria (SDC) and gadolinium-doped ceria (GDC) to replace the traditional yttria-stablized zirconia (YSZ). Molecular simulation techniques were employed to study the influence of different dopant concentrations at different operation temperatures on the ionic conductivity from the atomistic perspective. Simulation results show that the optimized ionic conductivity occurs at 11.11mol% concentration using both dopants of Gd₂O₃ and Sm₂O₃. The temperature effect was also examined under a fixed concentration simulation to check how low temperature they still function. The predicted ionic conductivities have been verified with published experimental results and show reasonable agreements. This simulation technique reveals a clear picture with qualitative and quantitative connection between the choice of the dopant and the improvement of the ionic conductivity of fuel cell electrolytes.     

阳极支撑质子导体电解质固体氧化物燃料电池的制备及其性能研究

本研究采用高温固相反应法合成了BaCe_0.7Zr_0.1Y_0.2O_3–δ(BCZY7)质子导体氧化物,对材料的物相结构和微观形貌进行表征和分析,并将BCZY7作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质,通过浸渍法和共烧结法成功制备了阳极支撑的NiO-BCZY7/BCZY7/La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3–δ(LSCF)-BCZY7钮扣式电池。以氢气(含3vol%H₂O)为燃料,空气为氧化剂,对电池的电化学性能进行测试。结果表明,在600、550、500℃时,电池的最高功率密度分别为203, 123, 92 mW·cm^–2,而传统(ZrO₂)_0.92(Y₂O₃)_0.08基SOFC在600℃时通常只有几十毫瓦的单位面积输出,质子导体...     

中温燃料电池的新固体电解质LiNaSO4-Al2O3

本文讨论了三相复合陶瓷电解质材料的制备和研究，ＸＲＤ谱图表明了存在ＬｉＮａＳＯ４和γ－Ａｌ２Ｏ３相，５００℃时的电导率达到１０＾－２－１０＾－１Ｓ／ｃｍ在４９９℃出现六万到体心立方的相变，氧化铝使得样品在６００℃以上能保持良好的机械强度，并且提高了电导率，高温质子迁移数为０．９－１．０。     

泥浆喷涂制备阳极支撑YSZ电解质薄膜工艺研究

采用泥浆喷涂工艺制备SOFC用阳极支撑YSZ电解质薄膜,首先采用模压成型工艺制窷iO-YSZ阳北极基底,通过优化泥浆制备工艺条件及喷涂条件,在NiO-YSZ阳极基底上喷涂均匀平整的YSZ电解质涂层,进一步采用共烧结工艺使YSZ电解质层致密.通过在基底中添加碳粉造孔剂,调节阳极基底的烧结收缩率与电解质层烧结收缩率一致,避免电解质涂层的开裂和变形.阳极基底中加入5wt%含量的碳粉,阳极与电解质层烧结收缩率一致.扫描电子显微镜观察电解质涂层表面形貌表明,球磨24h的泥浆喷涂的YSZ涂层较好,阳极基底与电解质膜在1400℃烧结2h,电解质膜层致密,表明通过泥浆喷涂工艺可以制备出致密电解质层.     

中温固体氧化物燃料电池阳极基底及负载型电解质薄膜的研制

在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ_０．９Ｓｒ_０．１Ｇａ_０．８Ｍｇ_０．２Ｏ_３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上,研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底;考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律;研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性;采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为２０～５０μｍ的负载型致密ＬＳＧＭ电解质薄膜．研究表明;ＮｉＯ含量为６０％的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布,且比表面积与比孔容积均较大,适合作为ＳＯＦＣ的阳极．随着ＮｉＯ含量的增加,还原后阳极基底的电导率有所增大．其中低ＮｉＯ含量的阳极基底在还原后的初生态,其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大,并由离子导电性转变为金属导电性．而高ＮｉＯ含量的阳极基底,其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小,并从一开始就表现出金属导电的性质．采用无约束烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为粗大的片状晶粒,还原后在晶界处产生裂纹．而采用等静压烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为细小、形状规则的晶粒, 晶界结合紧密, 且还原后晶界无裂纹出现.     

低温固体氧化物燃料电池新型CeO2基复合电解质研究

采用一种钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质.利用交流阻抗测试400～700℃不同气氛下的导电性能t电解质的电导率在大约500℃发生突变,表明传导机理发生改变;500℃以上电导率随碳酸盐组分增加而增大;还原性气氛下的电导率高于氧化性气氛下的电导率.以不同碳酸盐含量的电解质材料制备阳极支撑型单电池,运行中发现,在阴极和阳极侧均有水产生,说明同时存在氧离子和质子传导.电流-电压特性和功率特性显示,所有复合物电解质均有优于纯SDC电解质的电池性能,其中碳酸盐含量为20wt%时性能最好, 500℃开路电压为1.00V,最大功率密度达415mW·cm-2>.