CeO_2基固体氧化物燃料电池电解质研究

固体氧化物燃料电池(SOFCs)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源技术之一.由于用稀土或碱土金属氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池较理想的电解质材料.本文综述了近年来以掺杂的CeO2作电解质的SOFCs性能的研究情况,总结了提高、改善CeO2基固体电解质电性能的几种方法,并对今后的研究提出了自己的看法.     

固体氧化物燃料电池中的电解质

综述了固体氧化物燃料电池（SOFC）中固体电解质的研究概况,分析了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基固体电解质和掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构的固体电解质的优缺点以及作为SOFC电解质存在的问题,中低温度下稳定的高离子电导率的固体电解质的研制开发及固体电解质的薄膜化研究是降低S0FC工作温度的两个重要途径。     

氧化铋基固体氧化物燃料电池电解质研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)被誉为21世纪最具有发展潜力的能源技术之一。由于氧化铋基电解质在低较温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池较理想的电解质材料。文章综述了Bi2O3基固体电解质材料的一般性质和掺杂剂及其浓度对材料性能的影响,并对此材料在低氧分压下易还原的性质及抗老化相变的研究情况进行了总结。最后,提出了Bi2O3基电解质的研究方向。     

CeO2基固体电解质材料研究进展

稀土或碱土氧化物掺杂铈基电解质在中低温下具有高的离子电导率,被认为是一种很有前途的电解质材料.本文主要对各种掺杂铈基电解质材料研究及在固体氧化物中的应用进行了综述.对掺杂铈基电解质的制备方法进行简单介绍.     

Gd2O3掺杂CeO2纳米粉体的烧结动力学

对Gd2O3掺杂CeO2纳米粉体进行了等速烧结实验研究。得出了试样的线收缩率、密度、气孔率随烧结温度的变化规律,回归出了描述这些物理量与烧结温度之间关系的动力学方程。     

稀土电解质Ce0.8Gd0.2O2-δ的制备与性能

采用共沉淀法制备了中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质材料Ce0．8Gd0．2O2-δ，并对其进行了性能测试。X射线测试表明，前驱体经1000℃煅烧后得到的粉末为单一的立方萤石结构。SEM测试表明煅烧温度对粉末形貌及烧结体致密度有重大影响，1350℃烧结后烧结体的相对密度能达到96．4％。同时高温阻抗谱表明，该电解质700℃时离子电导率为0．003 S／cm。     

中温固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

评述了中温固体氧化物燃料电池（中温SOFC）中固体电解质的研究进展，对ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和ABO3型的钙钛矿类4种电解质材料的最新进展和今后的发展趋势作了评述。对几种电解质材料的优缺点进行了分析，同时对高温电解质YSZ薄膜化技术也作了简要介绍，因此不难得出，寻求新的、优良的中温SOFC的电解质材料仍然是新世纪推动中温SOFC实用化的关键任务之一，而YSZ薄膜化技术的研究则是研究的另一个重点，且最有可能取得突破。     

ZrO2基中温固体电解质材料的制备和性能研究

采用无机胶化工艺制备了球状的、分散性好且粒度分布较窄的几种ZrO2基粉末.经干压成型和烧结后制备成陶瓷质电解质材料.通过XRD显微结构等分析,显示所得的样品均为立方相结构.在1 450℃烧结的样品已近完全致密.1 450～1 550℃烧结的8YbSZ在450 ～700℃测试范围内具有比其他的ZrO2基材料更高的离子电导...     

微乳液和碳吸附耦合法制备氧化钐、氧化钆掺杂氧化铈纳米粉体及其电性能的研究

用微乳液和碳吸附耦合法制备了氧化钐、氧化钆二元稀土掺杂氧化铈纳米粉体(Sm2O3)0.08(G d2O3)0.02(C eO2-δ)0.8。探讨了碳黑的加入量对粉体表面积的影响,得到最佳的碳黑加入量。利用XRD、TEM和BET方法对其物相、分散性、颗粒形貌和比表面积等性能进行了表征。结果表明:700℃焙烧的粉体呈现良好的结晶状态,为立方萤石结构,比表面积为65m2/g,平均颗粒直径为12nm,分散良好。利用交流阻抗法测试了材料的电导率。结果表明,电导率随烧结温度的升高而增大。     

LaF3及LaF3(掺杂)固体电解质的特性及其应用

对LaF3及LaF3(掺杂)作为固体电解质的导电能力和特性进行了分析。讨论了掺杂对LaF3导电性的影响。介绍了LaF3及LaF3(掺杂)单晶固体电解质在室温水溶液中氟离子选择电极、多晶固体电解质在高温熔体中镧传感器、以及各类气体传感器中的应用。     

Study of Crystal Defect Behaviors in CeO2-Based Electrolyte

The defect behaviors, such as fundamental point defect, defect pair formation and oxygen vacancy migration in ceria, were studied on the basis of energy minimization calculations. The result shows that anion Frenkel disorder is the preferred intrinsic disorder, and it is easier to be dissolved in CeO2 for CaO and SrO than for MgO and BaO via an oxygen vacancy compensation mechanism. The association energy of an oxygen vacancy with a substitutional cation depends on dopant cation radius. The favorable migration route for oxygen vacancy with the lowest migration energy is from the second neighbor site to another one.     

稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料制备工艺的研究

采用传统固相反应法制备了中温固体氧化物燃料电池中的稀土复合掺杂钙钛矿型阴极材料。借助XRD、DTA、SEM等分析仪器研究和讨论了不同元素、不同成分、不同焙烧温度、不同保温时间对所制备材料性能的影响。结果表明:该类材料的固相反应温度范围为:1000℃～1300℃;适宜的保温时间为10h;反应物经混合、压片、烧成和研磨可以合成晶粒尺寸为1nm～5nm的粉料,对ABO3型LaMnO3进行复合掺杂,表明A位Sr2+、Ca2+共同掺杂取代部分La3+以及B位Co3+、Fe3+双掺杂都能够提高材料的电导率。     

Low Temperature Preparation of Ceria Solid Solutions Doubly Doped with Rare-Earth and Alkali-Earth and Their Properties as Solid Oxide Fuel Cells

Solidoxidefuelcells (SOFCs)haveseveraldis tinctadvantages ,e .g .,highenergyconversioneffi ciency ,wideadaptabilitytofuels ,theusageofnon preciousmaterials ,noliquids ,nocorrosions ,modularconstructionandmuchlowerproductionofNOx,SOxandnoise .Therefore ,theyreceiveincreasingatten tion[1,2 ] .AtypicalSOFCwhichutilizesyttria stabi lizedzirconia (YSZ)astheelectrolyterequireshighoperationtemperaturesuchas 10 0 0℃togainhighe noughionicconductivity .Loweringtheoperationtem peratureto 80 0℃wou…     

Research on Calcium Doped Ceria Used in Intermediate-Temperature SOFCs Anodes

As a mixed ion-electronic conductor, doped ceria, especially rare earth doped ceria, were used as anodes or components of anodes in SOFCs. In this work, calcium doped ceria (CCO) was synthesized to be used in intermediate-temperature SOFCs (IT-SOFCs) anodes in order to reduce the cost of anode-supported SOFCs. Electrical conductivity of 20% calcium doped ceria (20CCO) reached 0.209 S·cm-1 in hydrogen at 850 ℃, and 0.041 S·cm-1 in air at 800 ℃, which is about 0.04 S·cm-1 lower than that of conventional samaria-doped ceria (0.079 S·cm-1). Electrochemical performance of Ni-20CCO cermet as anode was investigated using a fuel cell with 35 μm-thick SDC electrolyte and Sm0.5Sr0.5Co-SDC cathode. Maximum power density was 623 mW·cm-2 under humidified (3% H2O) hydrogen at 650 ℃, inferring high catalytic activity of the Ni-20CCO anode.     

Properties and Application of Double Alkali Earth Doped Ce0.9Ca0. 1 - xSrxO1.90

A series of solid solution material based on ceria, Ceo.9Cao.l-xSrsOi.90(x = 0, 0.04, 0.05, 0.06), were synthesized by a solid reaction method. Ceria doped with two alkali earth dements has cubic fluorite structure. The ionic conductivity of these materials at high temperature was studied by impedance spectra, and an increasing effect of ionic conductivity was found. A maximum conductivity is achievedwhen the effective ionic radius is near to the critical radius (0. 1106 nm). Some fuel cells were made using these materials as electrolyte. The output power and current of the SOFC with the electrolyte of double doped ceria are better than those of YSZ and single doped ceria, and the open-circuit-voltage of the double doped ceria is also higher than that of the single doped ones.     

稀土在二甲基亚砜介质中的导电性

研究了 2 98K时Tm(ClO4 ) 3,Tm (CH3SO3) 3,Tm(NO3) 3,LaCl3,La(NO3) 3和La(ClO4 ) 36种稀土盐在二甲基亚砜中的导电性。其中 ,La(ClO4 ) 3,Tm(NO3) 3,Tm (ClO4 ) 3表现出强电解质的性质 ,并计算出了它们的极限摩尔电导率Λm∞ 分别为 :15 6.4,14 6.8和12 5 .5S·cm2 ·mol- 1 。在相同溶剂、相同质量摩尔浓度和相同的温度范围内 ,研究了 6种稀土盐电导率受温度变化的影响 ,得出稀土离子在二甲基亚砜中缔合程度的顺序为 :氯化物 >硝酸盐 >甲磺酸盐 >高氯酸盐     

掺杂氧化铈粉末的制备和烧结

介绍了用氧化钇作为掺杂剂的氧化铈粉末的制备和烧结，并且论述了一些主要技术参数对其性能的影响。     

流水线镁电解槽电解质导电性研究

研究了不同温度、电解残渣含量以及电解质成分下流水线镁电解槽电解质电导率的变化规律。结果表明,在MgCl2-NaCl-KCl三元体系中,温度升高、电解残渣量增加会导致电导率升高;MgO含量增加、MgCl2浓度增加会引起电导率降低;KCl含量增加、保持MgCl2浓度不变的条件下NaCl浓度增加时电导率先降低后升高。     

稀土元素钨硅杂多配合物的合成与稀土多元渗及导电性

报道了稀土元素钨硅三元杂多酸钾K13[Ln(SiW11O39)2]·xH2O(Ln=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Yb,Y)的合成,通过IR光谱、TG-DTA分析、XRD和XPS等现代分析方法测试表明,新配合物仍保持Keggin结构。采用气相法,对合成配合物进行了稀土扩渗研究,通过ICP测试证明La,Sm,Dy已渗入到配合物的体相,并用四电极法和交流阻抗法测定了其导电性。     

冷却方式对新型石榴石结构固态电解质Li6BaLa2Ta2O12导电性能的影响

研究了随炉冷却和空冷两种冷却方式对新型石榴石结构固态电解质Li6BaLa2Ta2O12导电性能的影响。综合运用XRD、SEM、EIS、6Li-MAS-NMR对试样进行表征。结果表明,合成物基本都为石榴石结构;随炉冷却试样烧结粉末中有团聚现象;提高冷却速度可以提高试样的导电性能,降低电导活化能。试样中存在两种位置不同的离子,LiO4四面体间隙和LiO6八面体间隙。冷却速度较快的试样中可动锂离子数目较多,导电性较好。