高温电解水蒸气制氢用SOEC微晶玻璃密封材料制备

与高温气冷核反应堆耦合下的高温固体氧化物燃料电解池(SOEC)电解水蒸汽制氢是目前已知效率最高最先进的制氢技术之一,是有效利用核能的一种途径,因此是当前国际能源环保领域的热点课题和首选方案.此方法需要在高温下长期运行,且在系统开启和检修等运行环节中必然会遇到热循环和热疲劳,因此需要高性能的密封材料.选择Ba-Ca-Si-Al-B-La-O体系微晶玻璃作为研究对象,研究其制备和热处理析晶工艺.研究发现通过两步析晶法,获得了整体均匀析晶的微晶玻璃密封材料,在工作温度下热膨胀系数可达到11.5×10~(-6) K~(-1),可与电解质、连接体等材料形成热匹配.该材料的软化温度约为763 ℃,在SOEC堆的工作温度下可实现密封.     

凝胶注模成型研究进展

凝胶注模成型是20世纪90年代初美国橡树岭国家实验室首创的胶态成型工艺.该工艺利用有机单体聚合反应形成的三维网络凝胶特性,使陶瓷悬浮体注入模具后原位固化成陶瓷坯体.它具有坯体均匀、坯体密度高、坯体强度高、近净尺寸成型等显著优点.本文全面阐述了凝胶注膜成型的近十年来的研究进展,并对其研究前景进行了展望.     

钙掺杂对铬酸镧热膨胀系数的影响

利用固相法合成的铬酸镧粉制备铬酸镧样品。研究了钙掺杂量对铬酸镧样品热膨胀系数的影响。结果表明：当钙掺杂铬酸镧时,Ca^2＋于A位取代La^3＋,引起A位离子半径减小,晶胞参数发生变化,同时Cr^3＋变价形成Cr^4＋,引起了O^2--O^2-和Cr^3＋-O^2-键长、键角和键能相应改变,从而对铬酸镧样品的热膨胀系数和相变温度造成影响;从室温到1000℃,铬酸镧的热膨胀系数随钙掺杂量增加而增大,由正交结构向菱形结构转变的相变温度随钙掺杂量增加呈线性提高。     

LSGM-(Li/Na)_2CO_3复合电解质的制备及导电性能

用La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-)δ(LSGM)与Li_2CO_3/Na_2CO_3(48/52 at%)混合盐复合制备了新型的复合电解质材料,并对其制备工艺以及导电特性进行了研究。采用以聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)为造孔剂制备多孔LSGM陶瓷基体,再以与熔融碳酸盐浸润的方式制备致密的LSGM-(Li/Na)_2CO_3复合电解质。分别采用排水法与压汞法对多孔LSGM基体的孔隙率进行测量。利用XRD对LSGM-(Li/Na)_2CO_3复合电解质的物相进行分析。利用SEM对LSGM基体及复合电解质的形貌进行分析。采用交流阻抗法对复合电解质的电导率进行测试,结果显示,LSGM-(Li/Na)_2CO_3复合电解质的电导率随PMMA加入量的增加而增大,当PMMA加入量为40%(质量分数,下同)时,电导率在600℃达到0.09 S/cm。电导率的阿累尼乌斯曲线在480℃附近有一个明显的转折点,主要由于碳酸盐融化后电解质的导电机制发生变化而引起。     

Preparation of Sr_2Fe_(1-x)Sc_xMoO_(6-δ) nanopowders and its electrical conductivity

Double-perovskite Sr2Fe1-xScxMoO6-δ (x=0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) powders applied to the cathode of solid oxide electrolysis cells were synthesized by the sol-gel citrate combustion method. Initial powders were calcined at different temperatures under different atmosphere (air, H2(4 vol.%)/Ar), and the effects of the preparation process on the structure and the morphology of the powders were investigated by thermal analysis (TG/DSC), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and surface area analysis. The electric conductiv-ity of the materials was measured by electrochemical work station using wafers prepared by dry pressing. It was found that the formation of perovskite structure was related to the content of Sc and combustion improver (NH4NO3), pH value, calcining temperature and atmosphere. A single perovskite phase of Sr2Fe1-xScxMoO6-δ could be formed after 3 h calcining in reducing atmosphere of H2 (4 vol.%)/Ar at 1100 oC. The electrical property indicated that, this material had a potential to be used in medium/high temperature solid oxide fuel cells or electrolysis cells.     

先进结构陶瓷材料研究进展

重点介绍了近年来国内先进结构陶瓷围绕国民经济发展急需,在国家有关科技计划的支持下,进行新材料、新产品的研究与开发所取得的一部分有代表性的科研成果同时也介绍了中国在跟踪国际科技前沿,对新思路、新技术、新工艺进行广泛探索所取得的进展.随着中国国民经济的高速发展,各行各业对先进结构陶瓷材料的需求快速增长,其应用范围更加广泛,地位越来越重要.     

基体对陶瓷复合膜的影响

以AlCl3·6H2O代替异丙醇铝作为原料,合成了AIOOH溶胶,再在多孔α-Al2O3基体上,通过浸提法制备了α-Al2O3陶瓷复合膜,研究了基体质量对膜和成膜过程的影响.研究发现,基体的质量不但对膜的制备工艺过程有很大的影响,还对最终膜孔的结构及热处理烧结机理过程有重要影响.考察了γ-Al2O3薄膜的孔径和分离渗透性能随温度变化的规律,以便利用γ-Al2O3的相变烧结过程原理,控制复合层陶瓷膜的孔径大小和分布.     

微量V2O5对Mn—Zn铁氧体性能的影响

采用Ｖ２Ｏ５做为添加剂,利用传统的氧化物法制备的Ｍｎ－Ｚｎ铁氧体材料,其磁性能得到优化,磁导率μ－２４００;功耗Ｐ（１００℃,１６ｋＨｚ,１５０ｍＴ）＝６ｍＷ／ｇ,Ｐ（１００℃,２５ｋＨｚ,２００ｍＴ）＝１８ｍＷ／ｇ,Ｐ（１００℃,２００ｋＨｚ,２００ｍＴ）＝９４ｍＷ／ｇ,居里温度Ｔｃ＝２００℃,饱和磁通Ｂｓ＝５０７ｍＴ;剩余磁通Ｂｒ＝８７ｍＴ,矫顽力Ｈｃ＝１２．６Ａ／ｍ;密度ｄ＝４．８５ｇ／ｃｍ＾３,电阻率ρ＝２２５０Ω．ｃｍ。由于其具有很高的电阻率,在高频状态下,功耗的主要部分涡流损耗将大幅度下降,因此该种材料可以用〉２００ｋＨｚ的高频范围使用。     

(La1-xMgx)2Ce2O7-x的合成与热物理性能

Mg对La₂Ce₂O₇的掺杂可提高其热膨胀系数、降低其热导率, 从而改善其作为热障涂层材料的性能。采用溶胶-凝胶法制备了(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x系列组成样品。X射线测试表明: 当 0≤x≤0.4时, 所有(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x 样品均与La₂Ce₂O₇具有相同的缺陷萤石结构, 且晶胞参数随x的增大而递减; 当x?0.4时, 样品中出现MgO的峰。在组成相同的情况下, 样品(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x (0≤x≤0.4)的热膨胀系数随温度升高而增大, 而热导率随温度升高而降低。在相同温度下, 不同组成样品(La_1-xMg_x)₂Ce₂O_7-x (0≤x≤0.4)的热膨胀系数随x的增大而增大; 而样品的热导率则随Mg掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势。在此基础上, 探讨了Mg掺杂对La₂Ce₂O₇的物相、晶胞参数、热膨胀系数以及热导率的影响机理。     

SOEC电解质与氢电极的流延制备、共烧结及性能

采用流延成型技术同时制备致密固体电解质与多孔阳极半电池坯体,然后采用共烧结技术烧结出半电池.系统地研究了8YSZ陶瓷浆料与氢电极NiO/YSZ浆料的流变学特性.通过DTA和TG曲线确定了半电池的排胶工艺.用扫描电镜观察了半电池的显微结构.在800、850和900 ℃下测试了电池电解性能曲线,且在850、900和950 ℃电解模式下测试了电解质的欧姆阻抗.