管状YSZ电解持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226－260mm、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膜,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75-140min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。     

电泳沉积法制备YSZ涂层的研究进展

电泳沉积(electrophoresis deposition, EPD)方法具有沉积效率高、成本低等优点,发展和应用前景广阔。首先,介绍了电泳沉积方法与电镀方法的区别。然后,综述了基于EPD技术制备YSZ陶瓷涂层的发展现状。重点介绍了EPD技术在固体燃料电池、热障涂层和生物陶瓷3个领域的YSZ涂层制备工艺研究进展。最后,展望了EPD制备YSZ涂层的发展趋势,对提升YSZ涂层性能具有实际意义。     

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。     

SOFC阴极材料La0.7Sr0.3Co1-xFexNi0.1O3-δ的制备及其电化学性能探究

采用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Co1-xFexNi0.1O3-δ(x=0.3～0.6)系列阴极粉体.使用扫描电镜(SEM)观察了粉体形貌,并采用X射线衍射(XRD)和热膨胀仪对其物相结构及热膨胀性能进行探究,发现随着Fe元素掺杂量的增加,晶体结构未发生变化且热膨胀系数下降.进一步对材料进行了电导率测试以及电...     

固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

开发性能优良的阴极材料是降低中低温(500～800℃)固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)成本的关键.回顾了IT-SOFCs阴极材料的最新研究进展.阴极材料对高电子电导率的需要,使钙钛矿结构氧化物及类钙钛矿结构氧化物在该领域的研究占据主导地位.除了电子电导率外,阴极材料的研究正在转向具有高离子电导率的组分,这种要求使具有无序自由氧离子迁移通道的双钙钛矿结构氧化物和在间隙位置可引入过量氧的K2NiF4结构及其它间隙氧化物最近受到极大的重视.     

SOFC合金连接体材料的研究进展

对固体氧化物燃料电池(SOFC)用合金连接体材料的研究进展进行了介绍,分别对镍基、铬基和铁基合金合金连接体材料的研究发展情况给予评述,对每种连接体材料的特点和存在的问题进行了详细的论述,并指明了各种合金连接体材料的今后发展趋势.最后着重指出铁基合金及其表面改性是今后连接体材料发展的主要方向.     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷阴极材料

综述了中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）陶瓷阴极材料的研究和发展动态，以及当前应用中存在的主要问题，这些陶瓷材料包括A2Ru2O7-δ陶瓷，具有钙钛矿结构的La1-xSrxCo1-yFeyO3(LSCF)型陶瓷以及Ag-YDB(Y2O3doped Bi2O3）复合陶瓷。     

PVA方法制备中温SOFC阴极接触材料LaCo0.6Ni0．4O3

利用聚乙烯醇与金属硝酸盐水溶液合成LaCo0.6Ni0．4O3粉末。通过热重／差热分析与X射线衍射研究制备过程中PVA加入量对粉体合成温度的影响，使用扫描电镜表征粉体的形貌特征，并用四电极法测试及表征样品的导电性能。结果表明，PVA法对于制备钙钛矿结构LaCo0.6Ni0．4O3接触材料具有有机物用量少、成相温度低的特...     

具有钙钛矿结构的SOFC用电解质材料的最新研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是20世纪80年代迅速发展起来的新型发电技术,能量转换效率可高达70%～80%,被称为21世纪最有前途的绿色能源.主要介绍了固体氧化物燃料电池所用钙钛矿结构电解质材料的研究进展,集中讨论了LaGaO3系、(Ba,Sr)CeO3系和PrGaO3系的结构特性、制备方法、电学性能和应用前景.固体氧化物燃料电池钙钛矿结构电解质材料的发展趋势是:对基质材料进行二元或多元掺杂以形成综合性能更优的复合氧化物;研究和开发与之相适宜的电极材料;进一步提高固体燃料电池的稳定性和能量转换效率.     

钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展

电化学反应能直接将固体氧化物燃料电池(SOFC)中的化学能转换成电能,具有能量转化效率高、环境友好等优点,被认为是极具发展前途的新型高效能源发电技术.早期SOFC工作温度一般在800℃以上,这导致电池寿命缩短、材料成本增加.因此,低温化研发的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而其关键在于开发高性能的阴极材料.然而,工作温度的降低使得电池各组件的欧姆阻抗和极化阻抗急剧增大,尤其是阴极材料.因此,制备氧裂解催化性能高、极化阻抗低和化学稳定性好的阴极材料是提高SOFC电化学性能和长期稳定性的有效途径.大量研究从阴极材料的组成和微观结构入手,以改善传统阴极材料的电化学性能并开发出新型高性能阴极材料,取得了丰硕的成果.而高性能阴极材料之所以还未能实现实际应用,主要受制于其会与电解质反应、CO2污染、相变引起的结构不稳定、与电解质膨胀系数相差大引起的不匹配等问题.进一步研究发现,通过引入相容性好的材料作为阻挡层能够阻碍其与电解质发生反应;优化阴极粉体制备工艺、降低焙烧温度可缓解CO2污染问题;过渡金属元素掺杂可以有效控制阴极材料的相变;在阴极材料中引入膨胀系数较小的电解质材料可以改善其与电解质的匹配性.本文从组成和微观结构的角度,综述了近年来钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展,并简要分析了阴极材料的组成、微观结构与性能的关系,对今后阴极材料的性能优化和新型阴极材料的开发进行了展望.     

固体氧化物燃料电池阳极材料的流延制备和电池性能研究

利用流延法制备NiO-YSZ阳极，采用磁控溅射、多层流延法制备YSZ电解质薄膜，丝网印刷制备BSCF-YSZ阴极，制备出Ni-YSZ／YSZ／BSCF-YSZ单电池。阳极制备中探索了浆料配比对生坯性能的影响；研究了不同造孔剂得到的流延阳极的微结构形貌差异。考察了双层流延、磁控溅射制备YSZ薄膜的微观结构，并测试评价了电池性能。     

GNP法制备固体氧化物燃料电池复合阳极材料CuxCo1-x-SDC的研究

采用甘氨酸-硝酸盐法制备了CuxCo1-xO-SDC复合阳极材料。利用电化学工作站测试了其电化学性能,使用SEM、电导率、红外、差热-热重分析仪对CuxCo1-xO-SDC进行表征。研究结果表明,在Cu基阳极中加入一种具有高催化活性的金属钴,阳极表现出很好的催化活性,提高了电池的电化学性能。     

热处理温度对磁控溅射法制备YSZ电解质薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法在NiO-YSZ阳极基底上制备了致密的YSZ电解质薄膜,主要研究了热处理温度对电解质薄膜性能的影响.试验发现随着热处理温度的提高,所制备的YSZ薄膜中晶粒结合更加致密,气孔率显著降低,薄膜与基底间的结合更加紧密.通过组装单体电池实际考察了薄膜的性能,发现随着热处理温度的提高,电池的开路电压及放电性能均有大幅度的提高.在800℃下,开路电压由0.82V提高到1.023V,已接近SOFC的理论电压;最大功率密度由480mW/cm2提高到760 mW/cm2.     

YSZ超细粉末的溶胶——凝胶法制备

应用溶胶－凝胶方法合成了ＹＳＺ（Ｚｒ０２＋９ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３）超细粉末。对凝胶形成超细粉末的热分解及晶化过程用ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和热重一差热（ＴＧ－ＤＴＡ）等分析方法进行了研究。试验表明，溶胶－凝胶法制备ＹＳＺ超细粉末的反应过程分为：水份和有机溶剂的挥发；有机基团的燃烧和无定形Ｚｒ０２的形成；无定形Ｚｒ０２向立方要Ｚｒ０２的转变三个阶段。在４７０℃时，凝胶转变为ＹＳＺ固溶体，形成立方相Ｚｒ０２结     

Ni/YSZ阳极浸渍La2O3对SOFC电池抗积碳的影响

以水系流延法制备阳极支撑型平板式IT-SOFC的阳极/电解质(Ni-YSZ/YSZ)半电池, 通过浸渍La₂O₃颗粒对半电池阳极进行改性, LSM+8YSZ为阴极制备单电池。采用扫描电子显微镜(SEM)观察单电池显微结构; 利用能谱(EDS)测试阳极成分; 单电池以乙醇水蒸气为燃料, 在750℃下利用循环伏安法测试单电池的功率密度, 交流阻抗法测试单电池的阻抗。结果表明: 单电池Ni/YSZ阳极孔洞中浸渍的La₂O₃颗粒约90 nm; 浸渍改性的电池比未浸渍的电池具有更稳定的电性能, 随着La₂O₃浸渍量越来越多, 电池的电性能和稳定性越来越好, 抗积碳能力越来越强。当浸渍量为2.4wt%时, 以乙醇水蒸气为燃料在750℃下运行7 h后, 电池衰减率仅为0.09%/h。     

合成工艺对Ag/NiFe2O4惰性阳极性能的影响

为得到制备Ag/NiFe2O4金属陶瓷惰性阳极的最佳工艺条件,利用正交试验法确定合适的工艺条件.考虑了主要影响阳极制品性能的五个因素,每个因素又设计四个水平,通过正交分析研究了各因素对制品密度、导电性、抗腐蚀性的影响.实验结果表明:Ag含量越多,导电性越好,但腐蚀率提高;提高烧结温度或延长烧结时间,有利于提高制品的密度,但导致Ag的溢出,抗腐蚀能力下降;压制压力越大,制品的致密度、抗腐蚀能力提高;粒度组成中大颗粒尺寸不能太大,否则腐蚀率增大、电导率下降.最佳工艺条件为:压制压力160 MPa;烧结温度1350℃;保温时间6 h;原料中主颗粒直径为0.50~0.355 mm;Ag含量为10%.     

YSZ薄膜Sol-Gel法制备及其结构分析

本文应用Sol－Gel方法制备了YSZ薄膜,研究了工艺条件对薄膜微观结构的影响.实验发现：基片的选择和清洁、样品的凝胶化速度、热处理过程中的升降温速率等是影响薄膜开裂的几个主要因素．XRD和SEM分析结果表明：应用Sol－Gel方法制备的YSZ薄膜,热处理温度须达800℃以上才能完全排除其中的酸根、有机基因和碳元素,且形成完整的立方相结构．薄膜经500℃、1h热处理后,其表面呈明显的海绵状结构．随着烧结温度的升高,薄膜表面变得致密,气孔明显减少,至1050℃时,薄膜表面光滑、无裂纹、无针孔、圆球形的小颗粒均匀分布．薄膜与衬底的结合紧密,薄膜厚度均匀,膜厚约为1.0μm.     

Ni/Cu双金属纳米线非模板法制备研究

在外加磁场作用下,制备出Ni纳米线,再以Ni纳米线为载体,利用Ni置换溶液中的Cu2+制备出Ni/Cu双金属纳米线,并进行扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱(EDS)等表征。结果显示样品线性较好、尺寸均匀,约为200 nm,组成为Ni单质和Cu单质,均为面心立方结构,其含量分别为62.34%与36.37%(质量分数)。     

平面射频磁控溅射法制备YSZ薄膜及性能

研究了应用射频磁控溅射法在不同基板上制备ＹＳＺ薄膜和工艺条件对其微观结构的影响。结果表明,在清洁的基板上制备的ＹＳＺ 薄膜经６００ ℃以上热处理后,薄膜表面致密均匀,无裂纹,薄膜与基板的结合紧密。薄膜具有较高的电导率,完全可以作为固体电解质使用。     

恒压电泳制备YSZ电解质膜的研究

为了降低固体氧化物燃料电池(SOFC)的操作温度,采用恒压电泳沉积方法在NiO-YSZ阳极基体上制备了YSZ电解质薄膜,通过电泳沉积电流的测量及SEM测试,研究了不同分散介质对悬浮体系稳定性及YSZ膜微观结构的影响,分析了I2、PVB作为添加剂在电泳沉积过程中的作用机理.实验结果表明,使用丙酮作为分散介质,并加入0.5 g/L的I2时,能够获得较稳定的悬浮液.在其中加入0.3 g/L的PVB能够增强YSZ颗粒间的作用力,提高YSZ膜的致密性.研究认为,电泳沉积悬浮液的组成对沉积电流和沉积膜的微观形貌都具有较大影响.