固体氧化物燃料电池La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8-xScxO3-?阴极材料的晶体结构与电化学性能

采用溶胶-凝胶法合成了Sc掺杂La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8-xSc_xO_3-δ(LSCFSc_x,x=0,0.04,0.08)阴极粉体,系统分析了LSCFSc阴极材料的晶体结构、表面元素化学形态、催化活性及电化学性能。XRD结果表明,LSCF为立方结构,Sc³⁺掺杂后LSCFSc阴极材料由立方相向六方结构转变。LSCFSc阴极材料的电导率随着Sc³⁺的掺杂而降低,在300～800℃温度范围内LSCFSc_0.08阴极样品的电导率仍大于100 S/cm。XPS结果表明Sc³⁺掺杂提高了LSCFSc阴极材料表面吸附氧(OAds)的含量,LSCFSc_0.08阴极材料在800℃测得的极化面电阻RASR为0.026Ω·cm²,相比LSCF阴极材料RASR降低了约87.7%,显著改善了LSCFSc阴极材料对氧气...     

金属液电解质制备及性能研究

采用固相反应法在1673K合成了Al2-xYbxO3-α(x=0,0.005,0.01,0.02)陶瓷粉体,在空气气氛中1873K、10h对材料进行二次烧结。XRD物相分析结果确定合成后的样品中有α-Al2O3基固溶体和微量Yb2O3存在。为了明确Yb掺杂α-Al2O3的电化学性能,采用交流阻抗测试法、红外光谱分析仪在1073~1473K,高氧气氛(Ar/O2/D2O)/(Ar/O2/H2O)、高氢气氛(Ar/H2/H2O)/(Ar/D2/D2O)下测量了固体电解质的同位素效应、气氛依赖性及交流阻抗谱。通过检测电导的H/D同位素效应,确定了固体电解质的质子导电优势区域,结果在富氢气氛下,1073~1473K温度范围内有明显的H/D同位素效应,质子是主要的载流子。在富氧气氛下,1073~1273K温度范围内,质子是主要的载流子。     

红色茶晶石陶瓷的制备与性能测试

以茶晶石为基体,掺入适量的氧化铁作为着色剂,采用球磨法混匀、固相法烧结制备出了红色茶晶石陶瓷。研究了烧结温度和氧化铁的掺入量对陶瓷样品力学性能和光学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高,陶瓷的力学性能逐渐下降;相同温度下,随着氧化铁掺入量的增加,陶瓷的力学性能先升高后下降,颜色逐渐加深;在1000℃,Fe₂O₃掺入量为2.5 wt%时,制得的陶瓷样品呈色最佳,其色度值为：L^*=42.08、a^*=25.03、b^*=20.65。     

稀土(Ln=Y/Yb)掺杂对Sm2Zr2O7陶瓷材料结构及热导率的影响

利用稀土Ln=Y/Yb对Sm_2Zr_2O_7进行A位取代掺杂,通过固相合成法制得Sm1.8Ln0.2Zr2O7(Ln=Y/Yb)陶瓷材料。分别利用XRD分析材料的晶体结构,SEM观察其显微形貌,激光导热仪测试其热扩散系数并计算得到热导率。结果表明,Sm1.8Ln0.2Zr2O7(Ln=Y/Yb)陶瓷材料为立方烧绿石结构,晶粒分布均匀,Yb~(3+)/Y~(3+)的掺杂降低了陶瓷材料的热扩散系数和热导率,其中Yb的作用更为明显。     

双层电解质极限电流型氧传感器的制备及其性能

以LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)为致密扩散层材料,以8YSZ(8mol％ Y2O3+ ZrO2)和Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)为固体电解质材料,采用共压-共烧法制备了双层电解质型致密扩散障极限电流氧传感器,研究了氧含量和温度对氧传感器氧敏性能的影响.实验结果表明:氧传感器在800～820℃温度范围,氧含量在0.3％～1.2％气氛下,显示出良好的极限电流平台,氧传感器的响应时间和恢复时间分别约为35 s和45 s.极限电流与氧浓度ψ(O2)之间存在较好的线性关系,并且氧传感器log(IL·T)-1/T曲线线性相关.     

定氢传感器固态电解质制备及性能研究

为开发工业适用高精度、低价格定氢传感器电解质材料,采用固相法,在空气气氛下,1 873 K保温10 h,制备了Al_2-xMg_xO_3-α系列试样.通过XRD,SEM进行物相结构及微观形貌分析,采用交流阻抗法测量1 173～1 373 K,H₂/N₂条件下电导率、电动势.通过计算质子迁移率,确定质子导电优势区域.结果表明在测试范围内,质子是主要载流子,可作为电解质的备选材料.     

固体氧化物燃料电池用CeO2基电解质的研究进展

作为一种高效的能源转换装置,固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有高效率、环境友好和燃料灵活等优点受到广泛关注.电解质作为SOFC的核心部分,其性能的好坏直接决定SOFC的性能.SOFC使用的传统电解质材料是部分氧化钇稳定的氧化锆(YSZ),但因其工作温度高(约1000℃),由此带来电极材料的选择、密封等诸多困难.因此,开发适用于中低温下的电解质对推进SOFC的商业化进程至关重要.单元素掺杂的氧化铈基电解质在中低温下的电导率高于同温度下YSZ的电导率.然而,CeO2基电解质也存在以下不足:在低氧分压下,部分Ce4+被还原为Ce3+而产生电子电导;在中低温度下,晶界电阻较大而使总电导率降低.影响CeO2基电解质电导率的因素较多,如粉体的制备方法、烧结体的微观形貌、掺杂剂的种类和浓度.其中,较为重要的影响因素是掺杂剂的种类及其浓度、粉体的制备方法.针对以上问题,研究人员普遍认为,相比于单掺杂CeO2,元素共掺或多掺(尤其掺杂稀土元素)更有利于改善电解质的离子电导率,并降低电子电导率.掺杂元素的种类通常包括:稀土元素和部分碱土金属元素.除元素掺杂外,不同碳酸盐复合的CeO2基电解质也引起了研究人员的兴趣.在制备方法上,采用微波烧结、多元醇法、静电纺丝等不同粉体制备方法可得到高离子电导率的电解质,此外,将电解质薄膜化或采用脉冲激光沉积(PLD)在CeO2电解质基底上沉积一层隔膜都可以降低电子电导,提高电导率.本文结合最近几年学者们对CeO2基电解质的研究状况,简述了元素掺杂、粉体的制备方法以及电解质薄膜对CeO2基电解质电性能的影响,并对其发展进行了展望.