Microwave assisted synthesis,sinterability and properties of Ca-Zn co-doped LaCrO_3 as interconnect material for IT-SOFCs

The interconnect materials La0.7Ca0.3Cr1-xZnxO3-δ(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07) were prepared by a microwave assisted sol-gel auto-ignition process.The crystalline structures of the samples were characterized by X-ray diffraction(XRD) and the lattice parameters were evaluated with Rietveld method.For Ca-Zn co-doped LaCrO3 with x=0.03,the sintering activity was improved,and the relative density came up to 96.5% for the sample sintered at 1300 oC for 10 h.The electrical conductivity of the samples was increased from 21.1 S/cm to the maximum of 70.9 S/cm at 650 oC in air,with the x content increasing from 0.01 to 0.03.However,with x further increasing,the electrical conductivity was decreased.The average thermal expansion coefficient(TEC) of the samples at RT-1000 oC in air was ca.10.0×10-6 K-1.All data indicated that the La0.7Ca0.3Cr1-xZnxO3-δ series ceramics would be potential candidate to be used as an interconnect materials for IT-SOFCs.     

Ca^2＋、Sr^2＋掺杂对Pr0.6CaxSr0.4-xFeO3-δ物相、结构及电性能的影响

采用柠檬酸-硝酸盐法合成了碱土金属双掺杂的Pr0.6CaxSr0.4-xFeO3-δ（X=0.0-0.4）系列复合氧化物粉体,用TG-DTA，XRD，FT-IR，SEM等手段对产物中钙钛矿物相的形成及微结构进行了表征,结果表明，样品在800℃焙烧2h后显现钙钛矿结构的主要衍射峰；随热处理温度的升高，XRD谱峰强度逐渐增大，1000℃煅烧2h即得到正交钙钛矿结构的单相固溶体；系列样品结晶化程度和晶粒尺寸随样品中Ca含量的增大而减小；电导率测试结果表明，Ca^2＋、Sr^2＋双掺杂样品的电导率随Sr^2＋含量的增大而增大，低温段（T≤650℃）烧结陶瓷体的导电行为遵循小极化子导电机制。     

化工设计课程教学探索

化工设计是化学工程与工艺专业的核心课程,具有较强的综合性和实践性,其教学效果对培养高素质工程技术人才起着重要作用。以淮南师范学院化工设计课程为例,分析了目前课程教学中存在的问题,探讨了课程结构、实践训练和教学团队方面的建设,以便促进化工设计课程的教学改革。     

粉煤灰尾渣碱融水热合成高性能13 X分子筛

以分离漂珠和酸溶性金属化合物后的粉煤灰尾渣为原料,经高温碱融水热法合成13 X分子筛,通过使用超声震荡,并引入13X晶种,有效降低了晶化时间.以Ca2+交换能力为指标,并运用XRD,SEM,FT-IR,TG-DTG对生成的13X分子筛进行了探究.结果表明:在700℃下碱融活化3 h后,粉煤灰的石英和莫来石晶体结构被完全破坏.碱度(n(Na2O):n(SiO2))=2.0,碱融温度700℃,晶化温度80℃,晶化时间8 h,在此条件下生成了纯净的13X分子筛,粒径约为0.7μm,钙离子的交换能力为281.68 mg/g.     

新型陶瓷连接材料(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O1.9的制备与性能

采用络合燃烧法制备(Pr0.5Nd0.5)0.7Ca0.3CrO3–δ(PNCC)–Sm0.1Gd0.1Ce0.8O2–δ(SGDC)复合陶瓷连接材料。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结体的物相和微观结构进行了表征,采用四端探针法测量电导率。结果表明:PNCC和SGDC在高温烧结时具有稳定的物相和良好的化学相容性,SGDC掺杂量为5%(质量分数)的样品,在1400℃烧结5h,相对密度高达97.1%;700℃时,烧结陶瓷体在空气和氢气气氛中的电导率分别为47S/cm和4S/cm;室温至1000℃范围内,样品的热膨胀系数为10.4×10–6K–1,与中温电解质的热膨胀系数接近,说明SGDC掺杂的PNCC体系有望成为良好的中温固体氧化物燃料电池复合连接材料。     

基于Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ对称固体氧化物燃料电池的性能优化研究

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法分别合成了Pr_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(PSCF)和Gd_0.2Ce_0.8O_2-δ(GDC)粉体, 高温固相法合成La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ(LSGM)电解质粉体。以LSGM为电解质, PSCF同时作为阴极和阳极, GDC作为功能层材料, 构建了对称固体氧化物燃料电池PSCF│GDC│LSGM│GDC│PSCF。利用X射线衍射法研究材料的成相以及相互间的化学稳定性, 交流阻抗法记录界面极化行为, 用扫描电子显微镜观察电池的断面微结构, 用自组装的测试系统评价电池输出性能。结果表明, 合成的PSCF粉体呈立方钙钛矿结构, 具有良好的氧化-还原可逆性。使用GDC功能层明显改善了氢气环境下PSCF与LSGM材料间的化学相容性以及电池的输出性能, 800℃时, 电极│电解质界面极化电阻从6.892 Ω·cm²下降到0.314 Ω·cm²; 以加湿H₂(含体积分数3%的水蒸气)为燃料气, 空气为氧化气时, 单电池输出功率密度由269 mW/cm²增大至463 mW/cm²。研究结果显示, PSCF是对称固体氧化物燃料电池良好的候选电极材料, GDC功能层对改善电池长期稳定性能具有潜在的应用价值。     

新型复合阴极Sr_(0.95)Ti_(0.05)Co_(0.95)O_(3-δ)–Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)在中低温固体氧化物燃料电池中的性能

采用柠檬酸自蔓延燃烧法合成了Sr0.95Ti0.05Co0.95O3-δ(STC)阴极粉体和Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质粉体,将STC与SDC粉体按质量比7:3混合得到复合阴极。通过X射线衍射(XRD)、直流四端子法和热膨胀仪表征了样品的化学相容性、电导率和热膨胀系数。XRD表明,STC在900℃能够得到立方纯钙钛矿结构,复合阴极STC-SDC在工作温度区间内具有很好的化学相容性;在650℃空气气氛下STC-SDC与SDC之间的界面极化阻抗仅为0.05Ω·cm2。制备了阳极支持型(Ni O-SDC│SDC│STC-SDC)单电池,在450~650℃范围内以湿润的H2(3%水蒸汽)为燃料气,空气为氧化剂测试了单电池的性能。结果表明:阳极支撑的单电池共烧1 350℃可以得到致密的电解质层和多孔的电极,而且650℃时单电池开路电压0.82V,最大输出功率为721 m W/cm2。结果预示,在以SDC为电解质的中低温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)中,STC-SDC是一个很有前途的复合阴极材料。     

水性易热降解高分子粘合剂的研制

以甲基丙烯酸为主要单体，通过加氨水改性和与甲基丙烯酸甲酯共聚，合成了一种水性易热降解高分子材料。研究了单体比例、表面活性剂对共聚物热失重的影响。通过与聚乙烯醇对氧化铝粉末粘接强度进行比较，表明甲基丙烯酸铵—甲基丙烯酸甲酯共聚物是一种水溶性良好的易热降解高分子粘合剂。     

对称固体氧化物燃料电池电极材料Sm0.9Pr0.1FeO3-δ的制备及性能研究

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了Sm_(0.9)Pr_(0.1)FeO_(3-δ)(SPF)粉体。以YSZ为电解质,SPF同时作为阴极和阳极,构建了对称固体氧化物燃料电池SPF|YSZ|SPF。利用X射线衍射法研究材料的成相以及相互间的化学稳定性,交流阻抗法记录界面极化行为,热膨胀仪评估材料的热膨胀系数,用扫描电子显微镜观察电池的断面微观结构,用自组装的测试系统评价电池输出性能。结果表明,合成的SPF粉体呈钙钛矿结构,且在还原条件下仍保持不变,与电解质YSZ间有良好的化学及热稳定性;800℃时空气及氢气气氛下的电解质|电极间的极化阻抗分别为0.15和15.80Ω·cm2;以加湿H2(含体积分数3%的水蒸气)为燃料气,空气为氧化气时,单电池SPF|YSZ|SPF输出功率密度为168mW/cm2。结果显示SPF是对称固体氧化物燃料电池良好的候选电极材料。     

阴极材料用Pr_(0.6–x)Nd_xCa_0.4FeO_(3–δ)陶瓷的特性

以Pechini法合成了ABO3型钙钛矿结构的Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ(x=0.1,0.3,0.5)系列稀土复合氧化物粉体。用Fourier变换红外光谱和激光共焦Raman光谱对粉体烧结后样品的化学键及物相进行了表征。用热膨胀仪测定烧结样品的热膨胀系数。通过扫描电镜观察样品用作阴极材料时的微结构及阴极/电解质[钐掺杂氧化铈(samarium-doped ceria,SDC)]复合层的断口形貌。结果表明:1200℃煅烧2h的样品的主晶相为正交钙钛矿,x=0.3的样品是正交与立方相的混合晶。在室温～1000℃范围内,烧结样品的平均热膨胀系数为12.76×10-6/K,与SDC及La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ(LSGM)电解质的热膨胀系数一致。烧结样品内部孔隙分布均匀,孔隙率约35%,阴极/电解质复合层界面清晰。将复合氧化物粉体和SDC在1200℃煅烧10h没有检测出第三相。