多媒体与板书结合在化工原理教学中的应用

在教学过程中,针对化工原理课程重点和难点采取多媒体教学与板书教学相结合的方法,探讨多媒体技术与板书结合在化工原理教学中的应用。多媒体技术能够直观展示,从而激发学生的学习兴趣;板书教学有利于提高逻辑推导能力,两者有机的结合有助于提高化工原理课程的学习效率。     

湿化学法制备石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12

锂电池因能量密度高、循环寿命长、绿色清洁等特点被广泛应用,但其液态电解质易泄漏、挥发,且隔膜易被锂枝晶刺穿造成短路,引发危险。固态电解质大多是不具燃烧性的无机材料,室温下离子电导率较高、电化学窗口宽且适用温度范围广。因此,采用固态电解质替代液态电解质具有十分重要的意义。相对于其他类型固态电解质,石榴石型氧化物Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）具有离子电导率高、电化学窗口宽（>5V vs. Li/Li⁺）、对锂稳定性好和热稳定性高等特点,是非常具有发展潜力的无机固态电解质。本文采用溶胶-凝胶法和低温燃烧法两种湿化学法合成LLZO粉末,对应的电解质片在40℃时的离子电导率分别为1.22×10^-5S/cm和3.87×10^-6S/cm,活化能分别为0.34eV和0.32eV。从实验结果综合比较,溶胶-凝胶法为最佳制备方法。     

氧化物电解池阳极用铁酸镧粉体的制备及性能

采用溶胶-凝胶自蔓延法合成锶掺杂铁酸镧粉体,在此基础上制备锶掺杂铁酸镧与钇稳定的氧化锆的复合材料,并研究该材料应用于固体氧化物电解池阳极的各方面性能。通过X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等手段,研究该材料的化学稳定性及微观结构。通过动电位扫描研究了该阳极材料的电化学性能。透射电镜分析显示:以该方法制备得到的锶掺杂铁酸镧粉体粒径在20～50nm之间,颗粒形状较为规则。扫描电镜结果显示:经过1200℃、2h的烧结后,复合阳极与电解质结合紧密,阳极材料内部孔隙均匀,钇稳定的氧化锆与锶掺杂铁酸镧两相各自形成连通的网络结构。对锶掺杂铁酸镧-钇稳定的氧化锆阳极复合材料的电化学性能及热循环稳定性进行了研究,结果显示复合阳极表现出较高的电催化活性以及较好的耐热循环稳定性。     

流延法制备的SOFC阳极及其性能

研究了以流延法成型中温平板式固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)Ni-YSZ阳极基底金属陶瓷,并成功地制备出厚度为200-500μm的该金属陶瓷基底材料.在其中添加不同种类的成孔剂以增加孔隙率.对以该流延工艺制备的素坯及复合陶瓷的性能进行了研究,其中,素坯膜的热烧结性能通过热重-差示扫描分析进行了研究;复合陶瓷基体材料的孔隙率以阿基米德排水法进行了测试;并以扫描电子显微镜观察了其微观形貌.确定了NiO-YSZ基底材料的预烧及成瓷烧结温度范围.随着烧结温度的升高,孔隙率逐渐下降.其中,有机成孔剂和无机成孔剂在造孔性能方面还存在着某些方面的差异.     

SOEC多层复合阳极的制备及性能研究

采用共沉淀-共沸蒸馏法合成锶掺杂的锰酸镧(LSM)粉体,在此基础上制备了LSM与钇稳定的氧化锆(YSZ)的复合材料,并研究了该材料应用于固体氧化物电解池(SOEC)阳极的性能.通过XRD、TEM、SEM等手段分析了该材料的化学稳定性及微观结构.通过动电位扫描以及电化学阻抗谱(EIS)研究了该阳极材料的电化学性能.TEM分析显示共沉淀-共沸蒸馏法在减小粉体粒径方面要优于传统的共沉淀方法.SEM结果显示经过1200 ℃,2 h的烧结后,复合阳极与电解质结合紧密,阳极材料内部孔隙均匀,YSZ与LSM两相各自形成连通的网络结构.对不同组成和不同结构的阳极复合材料的电化学性能进行了测试,结果显示多层的阳极结构增加了三相界面(TPB)的长度.     

La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ基固体氧化物电解池复合阳极的制备及性能

采用丝网印刷工艺制备了带有SDC阻挡层的固体氧化物电解池La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)基复合阳极,利用动电位扫描及电化学阻抗谱分析考察了该材料在800℃时的电化学性能,电化学阻抗谱的研究表明,O2-在电极发生氧化反应生成O2的反应速率由电极/阻挡层界面的电荷转移、阻挡层/电解质界面的电荷转移以及氧气的解离吸附或在电极表面的扩散等三个电极过程控制.扫描电镜分析表明,经过长时间的电化学测试及升降温,阻挡层与电解质及复合电极部分均结合紧密,无缺陷.通过与传统的LSM-YSZ复合阳极的极化性能的对比,显示出LSCF材料在SOEC阳极领域良好的应用前景.     

Ni、Cu共浸渍的LSCM-GDC复合阴极性能研究

固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能,在新能源领域具有广阔的应用前景。La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ(LSCM)具有较好的高温稳定性,但离子电导率相对较低,在电解过程中电催化性能不足。本文将LSCM与具有较高离子导电性的Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(GDC)复配构造复合电极,并以共负载的形式在复合电极中浸渍纳米Ni、Cu金属催化剂提高电极的水蒸气吸附和转化能力,Ni、Cu共负载能够同时保留单一Ni或Cu负载对电极电解机制的改善。结果表明,Ni、Cu共负载相比于单一Ni或Cu负载电极在还原性气氛下具有更高的电化学性能,在还原性气氛和800 ℃工作温度下,镍铜质量比2∶8的负载电极在-0.1 V过电位下的电流密度可达到2.36 A·cm^-2,极化阻抗为0.92 Ω·cm²。     

流延法制备Ni-YSZ/YSZ复合基膜及性能测试

采用传统有机流延法制备NiO-YSZ/YSZ复合基膜,其中包括流延浆料配制及流延工艺过程.采用共烧结方式制备均匀平整的SOFC多孔阳极支撑的致密电解质膜,阳极支撑层厚度1000 μm、阳极功能层20 μm、致密电解质层40 μm左右.并对阳极孔隙率和电解质气体渗透率、显微结构及膨胀系数等进行测试.结果表明通过复合流延的方式可以制备出具有良好组织结构和性能的SOFC阳极支撑系统.