共沉淀剂和凝胶配体对湿法合成Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.90)性能的影响

分别采用碳酸铵、碳酸钠和草酸铵为共沉淀剂,EDTA-柠檬酸和酒石酸为凝胶配体合成氧化铈基电解质Ce0.8Sm0.2O1.90(SDC)。通过X射线衍射光谱法、透射电子显微镜法、扫描电子显微镜法和交流阻抗法表征了粉体的晶相、粒径、形貌、烧结性和电导率。结果表明,碳酸铵、草酸铵和EDTA-柠檬酸分别为沉淀剂和配体时SDC烧结致密;共沉淀法制备的SDC具有较高的晶界电导率,而EDTA-柠檬酸配体使SDC具有较高的本体电导率,EDTA-柠檬酸和碳酸铵分别为配体和沉淀剂时,SDC的总电导率最高,600℃时分别达到0.018和0.015 S/cm,并讨论了影响的原因。     

低温SOFC的SDC-碳酸盐复合物电解质

采用钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池电解质。分别采用燃烧法和共沉淀法制备SDC,记为NSDC和CSDC。将这两种SDC分别与Li2CO3-Na2CO3二元共熔物复合制备了SDC-碳酸盐复合电解质材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电导率测试对两种复合电解质材料的结构、形貌和电性能进行了表征,并考察了燃料电池输出性能。结果表明,氧化物的制备方法影响复合电解质的形貌和电性能;复合大大提高了电解质的电导率,复合电解质的电导率在碳酸盐熔融点附近突然增大;NSDC-碳酸盐复合物具有更高的电导率,以H2和空气为燃料和氧化气体的电池性能测试显示,600℃时开路电压为1.02V,最大比功率为473mW/cm2。     

制备条件对NiO/SDC阳极基体上LSGMC膜性能的影响

以未完全晶化的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3-!(LSGMC)为原料,用胶体沉积法在NiO/SDC阳极基体上制备出LSGMC膜。用X射线衍射方法(XRD)、直流四端法和扫描电子显微镜(SEM)研究制备条件对LSGMC膜相成分、电学性能和表面形貌的影响。研究结果表明,阳极基体煅烧温度对LSGMC膜的电学性能具有强烈的影响。LSGMC膜经1400℃烧结10h具有较高的电学性能和致密性。1400℃烧结10h的LSGMC膜800℃时的电导率达到0.97S/cm。研究还表明,由于LSGMC膜在制备过程中,阳极基体中的Ni扩散到LSGMC膜中,引入了电子电导,因此导致NiO/SDC阳极基体上LSGMC膜的电导率明显增大。     

纳米复合SDC-Li0.05ZnO电解质材料性能研究

掺杂氧化铈在低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质中被广泛研究并应用，而其在还原氛围中的本征电子电导和低温下(300～600℃)较低的离子电导率仍是亟需解决的问题。基于离子导体SDC和半导体Li_0.05ZnO构建半导体离子型纳米复合SDC-Li_0.05ZnO材料体系，并将其作为LTSOFC的电解质，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对复合材料进行了实验表征。结果表明：SDC电解质通过引入半导体Li_0.05ZnO，利用电子-空穴复合机理有效抑制了电子电导，同时提升了284%的功率输出。     

基于STATCOM的风电场SSCI附加阻尼抑制策略

针对双馈型风力发电机经含固定串补的线路接入系统后发生的次同步控制互作用(SSCI)现象,文中提出一种基于静止同步补偿器(STATCOM)的附加阻尼控制器(SDC),推导了计及SDC时STATCOM的导纳模型,分析了其等效导纳的特点。结果表明,SDC增大了STATCOM在谐振频率处的等效导纳,使得STATCOM能够吸收系统中的振荡能量,增加了系统的阻尼。研究了SDC参数对阻尼特性的影响,包括移相角和比例增益,同时,给出了SDC反馈信号和STATCOM安装位置优化、选择的方案。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证表明,基于STATCOM的SDC可以有效地抑制次同步控制相互作用,提高系统的稳定裕量。     

以TEA和PAA为分散剂的水基流延SDC

分别以三乙醇胺(TEA)和聚丙烯酸(PAA)为分散剂,用水基流延法制备Sm2O3掺杂的CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9,SDC)陶瓷,研究了pH值对SDCζ电位的影响,分析了SDC生坯的物理性能。TEA和PAA分散的SDC,最大ζ电位绝对值分别为62 mV和49 mV,TEA分散的生坯在基板上铺展得更好,外观更均一,显微结构更均匀、致密,TEA和PAA分散的生坯,相对密度分别为51.7%和46.2%,极限抗拉强度分别为1.25 MPa和1.06 MPa。TEA是SDC陶瓷较好的水基流延分散剂。     

多元素掺杂La0.7Sr0.3FexCo0.9-xMe0.1O3-δ的制备与性能

采用传统固相法制备La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列阴极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法对材料的结构与性能进行研究。XRD研究结果表明,掺杂不同元素、不同比例的阴极材料在1 000℃煅烧10 h,全部形成了稳定的钙钛矿结构,并且不同成分的阴极材料与电解质SDC在煅烧的过程中未发生反应,具有良好的化学稳定性。采用直流四电极法测试了La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列阴极材料的电导率,结果表明:在测试温度400～800℃条件下,阴极材料La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_xCo_(0.9-x)Me_(0.1)O_(3–δ)系列具有较高的电导率,其中La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.2)Cu_(0.1)O_(3–δ)样品具有最高的电导率,在550℃时电导率达到了645.548 S/cm。     

类钙钛矿复合氧化物La_(2-x)Sr_xNiO_4的合成及电学性能

采用柠檬酸硝酸盐燃烧法合成了La2-xSrxNiO4(LSN)阴极材料,并系统地研究了LSN的热膨胀性能、电子电导率,并考察了基于Ce1.8Sm0.2O1.9(SDC)电解质的LSN电极极化性能.结果表明,自燃烧产物经1 000℃煅烧2 h形成了单一的K2NiF4结构,25～800℃范围内,LSN材料的热膨胀系数在13.7×10-6～14.3×10-6K-1. La1.4Sr0.6NiO4电子电导率最高,为151.5～155.7 S/cm(600～800 ℃).极化测试结果显示,未掺杂的LSN具有最小的极化电阻(0.48Ω·cm2,800℃),电流密度为0.3 A/cm2时,过电位约为0.083 V.     

电极/电解质间Sm掺杂的CeO2夹层的研究进展

回顾了Sm掺杂的CeO2(SDC)作为固体氧化物燃料电池(SOFC)电极/电解质间夹层,分别在摩尔分数8%的Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)基、Sr和Mg掺杂的镓酸镧(LSGM)基和摩尔分数10%Sc稳定的ZrO2(SSZ)基SOFC中的研究进展,讨论了制备方法和工艺对SDC夹层性能的影响。从材料的化学相容性和热膨胀匹配等方面阐述了制备SDC夹层的目的,对SDC夹层大大提高电极性能进行了详尽的机理分析。指明了SDC夹层的重要作用和发展前景。     

一种具有兼容耦合和抗偏移能力的螺旋双C型双面线圈的设计与研究

提高感应能量传输(IPT)系统中磁耦合结构的耦合系数以及抗偏移能力是提高IPT系统性能的核心要素。随着市场上接收线圈的多样化,有必要研究具有兼容耦合不同线圈(主要分为E型和C型)的线圈结构。在具有兼容耦合E型和C型线圈的螺旋双面(SP)线圈的基础上,本文提出一种螺旋双C(SDC)型双面线圈,该线圈包含两个绕组螺旋缠绕在平板磁心的两面,其中一面两个绕组间距较大,称分开侧;另外一面的两个绕组间距较小,称合并侧。通过改变SDC线圈为正串和反串连接来改变SDC线圈分别为C型和E型结构,从而能分别最优耦合C型线圈和E型线圈。SDC线圈分开侧耦合螺旋单面(RP)线圈(E型线圈),合并侧耦合双D盘单面(DDP)线圈(C型线圈),能获得最好的耦合系数。实验表明,SDC线圈与DDP线圈和RP型线圈的耦合系数较传统SP型线圈分别有10. 5%和61. 5%的提高;在抗偏移能力上,SDC线圈与DDP和RP线圈耦合时,相对于DDP和RP线圈均有提高,特别是相对于DDP线圈。     

固体氧化物燃料电池研究进展

在所有燃料电池中 ,固体氧化物燃料电池工作效率最高 ,对燃料的要求最低。综述了固体氧化物燃料电池在国内外的研究进展 ,详细阐述了电解质材料 ,阳极材料 ,阴极材料以及连接材料的研究进展。提出了今后的工作重点 ,中温固体氧化物燃料电池是今后的发展方向     

开发陶瓷膜燃料电池(CMFC)大有可为

固体氧化物燃料电池 (SOFC)是世界公认的高效、便捷和对环境友好的绿色能源。探索新型的高电导率电解质材料和发展薄膜化制备技术 ,研制高性能的中温陶瓷膜燃料电池以克服传统SOFC的高温操作带来的技术困难 ,近几年来取得了突破性进展 ,简要介绍了这一历史性进程 ,特别是作者实验室的工作进展。提出了我国陶瓷膜燃料电池产业化的构想 ,展望了这种先进能源的发展前景     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)用萤石型、钙钛矿型及磷灰石型电解质材料的结构、导电机理、性能及研究进展。存在的离子电导率较低、化学组成及相组成不稳定等问题,主要通过氧化物共掺杂及不同材料之间的复合等方法来改善。材料的复合与电解质层结构的设计,将成为电解质研究的主要方向。     

钙钛矿型SOFC阴极材料的研究进展

阴极是固体氧化物燃料电池(SOFC)的重要部件之一,阴极的性能对SOFC的性能(尤其是低温SOFC的性能)起着决定性的作用,阴极的界面电阻是整个电池电阻的70%～85%.ABO2型钙钛矿稀土复合氧化物是目前最普遍应用的固体氧化物燃料电池的阴极材料,钙钛矿材料的结构特点决定了该材料具有电子-离子混合导电性.对固体氧化物燃料电池阴极材料的催化机理、制备方法、复合梯度阴极进行了详细的描述,并提出了通过改善微结构来提高低温阴极材料的性能是今后发展的主要方向.     

YSZ-Al2O3电解质膜管制备及其应用

以吡啶为分散剂,采用真空注浆法制备出膜厚为0．2 mm、长度为35 mm的致密YSZ-Al2O3电解质膜管,研究了烧结温度对样品致密度和离子电导率的影响,确定了获得电解质膜管综合性能的最佳烧结温度范围。用1 650 ℃烧结2 h制备的致密YSZ-Al2O3电解质膜管组装成固体氧化物燃料电池,以氢气为燃料,研究了电池在600～850 ℃电池的电性能。实验结果表明,真空注浆法可制备出具有高密度和高电导率的YSZ-Al2O3电解质膜管,经1 600 ℃烧结2 h其相对密度已达理论密度的99．0％,接近理论密度。单电池的开路电压最大值为1．164 V,850 ℃时输出功率为0．42 W。     

Innovative solid carbonate-ceria composite electrolyte fuel cells

An innovative solid carbonate-oxide composite and related fuel cell technology is reported. The solid carbonate-ceria composite (SCC) electrolytes were found to be highly conductive, with the material conductivity varying from 0.001 to 0.2 S/cm between 400 and 600°C. Fuel cells using these electrolytes reached a power density between 200 and 600 mW/cm² at a current density of 300–1200 mA/cm² in the same temperature range. The SCCs were found to possess both oxide-ion (originating from the ceria phase) and proton (from the carbonate phase) conduction. As an all-solid ceramic fuel cell, the SCC can effectively reduce the serious material corrosion problems suffered by molten carbonate fuel cells (MCFCs). On the other hand, the innovative fuel cell technology based on the SCC electrolytes developed in this work is similar to solid oxide fuel cells (SOFCs) and different from the MCFCs based on their ionic transport and fuel cell processes, which facilitates development of a new type of advanced fuel cell technology.     

The comparison of SrTi0.98Nb0.02O3–δ-CeO2 and SrTi0.98Nb0.02O3–δ-YSZ composites for use in SOFC anodes

Composites of Nb-doped strontium titanate mixed with yttria-stabilized zirconia or cerium oxide in 50:50, 70:30 and 85:15 weight ratios were evaluated as possible anode/electrolyte interface materials for solid oxide fuel cells in terms of chemical compatibility, electrical conductivity and mechanical properties. It has been shown that composite samples prepared by typical powder-mixing methods remain single-phase up to 1400°C. The electrical conductivity of these composites, regardless of their composition and fabrication conditions, is lower than the conductivity of pure SrTi_0.98Nb_0.02O_3–δ, but in most cases sufficient for solid oxide fuel cells anode application. The best properties are found for samples reduced at 1400°C for 10?h in H₂ atmosphere. The observations made by scanning electron microscope suggest that the grains of both phases are well-distributed throughout the whole volume of the investigated samples, and that the composites with CeO₂ better adhere to the electrolyte surface. The electrical results confirm that composites with at most 30 wt % of YSZ/CeO₂ phase fulfill the anode requirements. However, the fuel cell performance tests indicate that the application of composite with CeO₂ results in the lower power density than the application of the composite with YSZ.     

氧化物燃料电池动态性能的COMSOL模拟

电池的温度和气流流动的主要影响因素是热量的生成和散发,同时材料间的相互扩散也会导致电池性能的逐步降低,所以氧化物燃料电池中气流、压力、气体浓度的相互关系的描述在氧化物燃料电池的研究、开发中是非常有必要的。通过COMSOL软件建立氧化物燃料电池仿真模型模拟电池的动态性能,进一步研究电池内气相流动结构、质量平衡及能量守恒等问题。借助对电池两极内气体的浓度、质量以及压力等的观察分析,确定单电池内电流分布以及反应气体质量的实时改变情况,为氧化物燃料电池结构的优化设计和参数控制提供参考。     

带有YSZ保护膜的Bi_2O_3基固体电解质燃料电池的制备及其性能分析

用带(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)(YSZ)保护膜的Bi_2O_3基固体电解质(Bi_20_3)_(0.75)(Y_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.75)-(Gd_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.08)_(0.25)和(MoO_3)_(0.25)做成燃料电池.在600～800℃,将其输出特性与用纯的(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)做电解质的燃料电池进行比较.Bi_2O_3基电解质燃料电池的输出功率高于YSZ电解质的,这是由于Bi_20_3基固体电解质具有较高的氧离子导电率;Bi_20_3基电解质燃料电池的开路电压比YSZ的低,是由于Bi_20_3基电解质中存在着一定的电子导电率.从材料的结构、机理上对所得结果进行了分析.