以（Cu–Ce–Zr–O）–ScSZ为阳极的固体氧化物燃料电池的制备及性能

采用浸渍法制备掺Cu的Ce–Zr–O固溶体。以掺Cu的Ce–Zr–O固溶体和Sc2O3稳定的ZrO2（scandium oxide-stabilized zirconia,ScSZ）为原料,制备可抗积碳的（Cu–Ce–Zr–O）–ScSZ多孔阳极。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对固溶体和多孔阳极的物相组成和形貌进行表...     

高孔隙率YSZ-高致密YSZ薄膜共烧复合体的制备

在中温固体氧化物燃料单电池制备过程中,用聚乙烯吡咯烷酮包裹改性的石墨粉体为造孔剂,以8%(摩尔分数)Y2O3稳定的ZrO2(8%in mole yttria stabilized zirconia,YSZ)粉体+石墨造孔剂为支撑层原料,与自制的水系流延YSZ电解质薄膜一起共压,制备了YSZ+石墨–YSZ薄膜复合体,在1 470℃下共烧4 h后获得高孔隙率YSZ–高致密YSZ薄膜共烧复合体。研究了不同溶剂体系中石墨含量和粒度对共烧体的影响。结果表明:选用粒径为6μm以下的石墨粉体作造孔剂能获得无开裂的多孔YSZ–YSZ薄膜共烧体,其共烧体为双层结构,层间结合紧密、结构均匀,孔隙率高达68%(体积分数)。在造孔剂的含量变化与材料烧成收缩率的关系中,造孔剂含量存在1个最佳含量值,当造孔剂含量在最佳值附近时,制备的共烧复合体质量最好。该最佳含量值随造孔剂颗粒尺寸大小不同而变化。     

中温固体氧化物燃料电池铁系阳极催化剂的性能研究

采用水系流延法制备多孔氧化钇稳定氧化锆(Yttria-Stabilized Zirconia,YSZ)流延片与有机流延法制备YSZ电解质薄膜,经叠压共烧后获得多孔YSZ/致密YSZ薄膜复合基体。通过化学浸渍法分别在复合基体多孔YSZ层内浸渍了Fe(NO_3)_3、Co(NO_3)_2和Ni(NO_3)_2溶液来制备浸渍阳极SOFC单电池(以LSM+YSZ为阴极)。初步研究了铁系阳极催化剂的性能,测试了不同阳极SOFC单电池在不同温度下的电性能并采用SEM观察了不同浸渍阳极的形貌。进一步对Co-YSZ和Ni-YSZ阳极单电池的抗积碳性能进行了测试与比较。结果表明:在氢气气氛中钴的催化活性最高,镍次之,铁最差;在乙醇气氛中钴的催化活性仍要好于镍,而且Co-YSZ阳极单电池的抗积碳性要明显优于Ni-YSZ阳极单电池。铁系催化剂中Co的催化性能和抗积炭性能最佳。     

Ti_(0.67)Mo_(0.33)H_2晶格动力学第一原理研究

基于第一原理方法对Ti0.67Mo0.33H2体系的体弹性模量、声子谱、Debye温度和热容量进行了计算,算得体系体弹性模量为165 GPa,高于Ti H2的计算值128.9 GPa;体系Ti/Mo原子和H原子的声子态密度峰值分别在4.0和38.0 THz,Mo元素的添加降低了Ti/Mo原子热振动频率和增高了H原子的热振动频率;体系Debye温度高于Zr H2体系揭示了其脱氢能力较Zr H2强;声子谱虚频现象揭示了体系潜在的δ-ε相变趋势;热容量计算结果表明较高温度下体系吸收的热量主要转化为H原子的热振动能量。     

乳胶+PVA体系水基流延成型99氧化铝陶瓷材料

研究了乳胶+PVA复合粘结剂体系水基流延浆料制备99氧化铝陶瓷基片.通过研究浆料pH值、分散剂、粘结剂的比例等因素对水基流延浆料流变学性能的影响,得到了水基流延浆料的最佳配比范围.当pH值为9.0时,分散剂PAA含量为粉料的0.8%(质量分数)时能获得固含量为55vol%、稳定分散的氧化铝浆料.研究表明PVA与乳胶的化学相容性好,采用两种粘结剂复合,可以互补不足.加入复合粘结剂4.5%(质量分数) (乳胶:PVA=7:3),制备出的99氧化铝素坯片其厚度可在50～1000 μm之间进行调控,素坯相对密度可以达到56%左右.制备的流延片在烧结温度1650 ℃、保温2 h的条件下获得了相对密度为98.5%、平整、半透明的99氧化铝陶瓷基片.     

新型铝硅酸盐基多孔陶瓷材料合成工艺研究

以粉煤灰、固体燃料以及少量黏结剂为主要原料,采用KAl(SO4)2·12H2O和碱性激发剂作为Al2O3的前驱体,通过溶胶-凝胶法对粉煤灰粉体进行表面包覆改性,在原灰表面形成无定型态Al(OH)3溶胶提高了原粉煤灰的表面活性,由于降低了原灰颗粒的表面能,从而降低了样品烧结温度.借助Zeta电位分析仪(Brookhaven Instruments Corp,USA)分析粉煤灰改性前后表面所带电荷(ξ电位)随pH值变化情况,确定了改性处理化学反应体系最佳pH范围是7.8～8.1;探讨了制备工艺对改性后粉煤灰颗粒表面ξ电位和分散体系性能的影响.借助TGA-DSC分析和XRD分析研究了粉体热处理过程中的相变化,确定了改性粉煤预处理制度以及粉煤灰制备样品的热处理制度.     

不同分散剂对水系流延氧化铝基片的影响

研究了2种不同类型的分散剂对水系流延氧化铝基片的影响。研究发现：从浆料的分散性、所流延坯片的质量、烧结后基片的密度及其微观结构的比较，流延氧化铝浆料以聚丙烯酸（PAA）为分散剂明显优于以阿拉伯树胶为分散剂。以阿拉伯树胶为分散剂的浆料分散性较差，流延出的坯片生坯密度较低、坯片的柔软性较差，烧结后相对密度较低，同时，由于分散剂对塑化剂的影响，使得粘结剂PVA在浆料中没有凝胶化，从而在坯片上表面产生C富集层。     

新型铝硅酸盐复合陶瓷材料的研制

以粉煤灰为主要原料,通过溶胶-凝胶法对粉煤灰进行表面包覆改性,制备了稳定性良好的高活性粉体,降低了样品烧结温度。测试了粉煤灰改性前后表面荷电（ζ电位）随pH值的变化情况,确定了改性体系最佳pH范围是7．8～8）。借助DTA-TG分析和XRD分析研究了粉体热处理过程中的相变化,确定了改性粉煤灰预处理制度及制备样品的烧成制度。利用正交实验确定了样品的最优配方,在950℃烧成时,样品抗压强度比未改性的强度增加31．6％。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)中低温固体氧化物燃料电池复相阴极的研究

采用溶胶-凝胶法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)(BSCF)粉体后,使用Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2–δ)(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-x GDC(x=30wt%,40wt%,50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜对复相阴极的物相组成、单电池断面形貌及GDC对BSCF颗粒的包裹形貌进行表征。利用阻抗谱测试研究了复相阴极材料的电化学性能,讨论了掺入GDC量对阴极性能的影响。结果表明:通过GDC溶胶包裹BSCF粉体的制备方法改善了阴极的电化学性能,在同一温度下,BSCF-40GDC阴极的极化电阻最小,在650℃时阴极极化阻抗约为0.397?·cm~2;以BSCF-40GDC为阴极制备的单电池,以H_2+3%H_2O为燃料气、空气为氧化气体,650℃下电池的最大功率密度为0.514 W/cm~2,欧姆电阻为0.257?·cm~2,两极极化电阻为0.0588?·cm2。     

Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-Ce0.9Gd0.1O2-δ中低温固体氧化物燃料电池复相阴极的研究

采用溶胶-凝胶法制备Ba_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ(BSCF)粉体后, 使用Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-xGDC(x=30wt%, 40wt%, 50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜对复相阴极的物相组成、单电池断面形貌及GDC对BSCF颗粒的包裹形貌进行表征。利用阻抗谱测试研究了复相阴极材料的电化学性能, 讨论了掺入GDC量对阴极性能的影响。结果表明：通过GDC溶胶包裹BSCF粉体的制备方法改善了阴极的电化学性能, 在同一温度下, BSCF-40GDC阴极的极化电阻最小, 在650℃时阴极极化阻抗约为0.397 Ω•cm²; 以BSCF-40GDC为阴极制备的单电池, 以H₂+3%H₂O为燃料气、空气为氧化气体, 650℃下电池的最大功率密度为0.514 W/cm², 欧姆电阻为0.257 Ω•cm², 两极极化电阻为0.0588 Ω•cm²。