La0.7Sr0.3FeO3-Sm0.2Ce0.8O2复合阴极制备及性能研究

采用固相反应法(SSR)和硝酸盐-甘氨酸燃烧法(GNP)合成La0.7Sr0.3FeO3(LSF)粉体,用于制备中温固体氧化物燃料电池的复合阴极LSF-Sm0.2Ce0.8O2(SDC).用交流阻抗谱研究复合阴极的组成、烧结温度、起始粉体性质等因素对电极界面比电阻的影响.结果表明,在LSF中加入适当比例的SDC可明显提高电极的性能.当SDC的加入量达到其渗流阀值(～50%,质量分数)时,在700℃复合阴极的界面比阻抗约为0.2 Ω·cm2,大约为纯LSF的十分之一.电极性能的明显提高的原因是电极离子电导率的提高、CeO2的本征催化性能以及电极三相线密度的增大.     

Co掺杂钙钛矿锰氧化物La0.8Sr0.2MnO3电磁特性研究

采用传统的高温固相反应法制备了La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCo_xO₃(x = 0, 0.1, 0.3)多晶样品。系统研究了Co掺杂量对La_0.8Sr_0.2MnO₃(LSMO)多晶样品的类Griffiths相、磁熵变、临界行为和电输运性质的影响。研究结果表明: 制备的多晶样品均具有菱形对称结构; 三样品在低温磁转变温度(T_C2)以上均存在类Griffiths相; La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCo_xO₃(x = 0, 0.1, 0.3)样品外加磁场为7 T的最大磁熵变ΔS_max分别为-2.28、-2.05和-2.75 J/(kg·K), Co元素的掺杂使得ΔS_max先减小后增大; 母相的临界行为与平均场模型拟合得最好, 掺杂后样品的临界行为和3D海森伯模型拟合最好; 母相为半导体材料, Co元素掺杂量达到0.1时在低温磁转变温度(T_C2)附近出现金属绝缘体转变; 高温区三样品的导电方式均满足小极化子模型。     

Gd0.8Sr0.2 CoO3-Sm0.2Ce0.80 O1.9复合阴极制备及性能研究

为探索适于中温条件下使用的固体氧化物燃料电池的阴极材料,用固相反应法制备了Gd0.8Sr0.2CoO3(GSC)阴极粉体,用X射线衍射考察了GSC的成相温度.采用丝网印刷法将GSC-(Sm2O3)0.1(CeO2)0.8(SDC)沉积在SDC电解质圆片上,制成对称阴极,在不同温度下烧结.用交流阻抗谱从500～750℃测量了GSC-SDC复合阴极和SDC电解质之间的界面电阻.结果表明,GSC-SDC复合阴极的界面电阻比GSC阴极降低了3～5倍;750℃时,GSC-SDC阴极的界面电阻仅为0.15Ω·cm2.     

固体氧化物燃料电池梯度复合阴极材料的制备及性能研究

用喷涂方法在Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）电解质上制备梯度复合阴极,通过X射线衍射（XRD）测试,确定了复合材料Sm0.5Sr0.5CoO3（SSC）-Ce0.8Sm0.2O1.9（SDC）的物相组成;SEM结果表明,阴极呈现多孔的微结构,且与电解质表面接触良好.每层材料的热膨胀系数随着SSC含量的增加而增大,而电阻率随着SSC含量的增加而下降.对梯度复合阴极材料的电化学性能进行了测试,结果表明：梯度复合阴极材料具有比单层SSC阴极材料更好的电化学活性.     

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ的制备

碳酸共沉淀法合成了新型中温固体氧化物燃料电池（ITSOFC）阴极材料Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ（BSCF）.利用XRD、DSC、TG、SEM和EDX等手段研究了不同煅烧温度对产物相结构、形貌和成分的影响.结果表明,前驱体经过1000℃煅烧2h后,产物形成了钙钛矿结构,但存在少量BaO或SrO杂相.随着煅烧温度提高,产物中的杂相逐渐消失,产物的晶体结构在1180℃条件下转变为单一的立方型钙钛矿结构,其化学组成为Ba0.51Sr0.49Co0.72Fe0.19O3-δ,而且颗粒均匀,基本在10 μm以下.     

固体氧化物燃料电池新型连接体材料的研究进展

连接体是固体氧化物燃料电池(SOFC)中的关键组件，对连接体的高性能需求一直制约着SOFC的商业化发展。随着SOFC的运行温度降低到800℃以下，廉价的高温抗氧化金属连接体材料取代掺杂铬酸镧(LaCrO₃)陶瓷的可能性大大增加。此外，为了优化连接体的性能，大量的导电/保护性涂层及新的复合材料也不断地涌现。综述了迄今为止连接体材料的发展现状，在对各种连接体材料以及涂层材料的性能和优缺点进行比较的同时，重点介绍了新开发连接体材料的研究进展，并对连接体材料的发展趋势进行了展望。     

La0.8Sr0.2Co0.8Mn0.2O3/SUS430合金连接体制备及微观应变分析

本工作采用溶胶-凝胶提拉法制备了SUS430合金连接体LSCM涂层,探索了涂层的制备工艺,并采用X-ray衍射对涂层进行了分析.通过对涂层X-ray衍射谱的Rietveld拟合,确定了LSCM涂层的精细晶体结构;基于Rietveld拟合得到的洛伦兹峰形展宽参数,计算得到涂层的平均晶粒尺寸;以合金基体相峰形展宽为参照,基于Rietveld拟合和微观应变峰形展宽理论计算得到涂层晶粒内部最大微观应变的方向和大小,分析了涂层中微观应力存在的可能原因.     

射频磁控溅射法制备La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-σ电解质薄膜的研究

采用射频磁控溅射法成功地在多孔La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-σ(LSCM7355)阳极基底上制备了致密的LSGM电解质薄膜层.研究结果表明,当溅射功率为210W、基底温度为300℃、溅射气氛氩气压强为5Pa、溅射时间为12h,得到表观形貌较好、厚度约为10μm的LSGM电解质薄膜.在1000℃空气气氛中...     

中温固体氧化物燃料电池Sr1-xTbxCoO3-δ（x≤0.3）阴极材料的制备与性能研究

以化学计量比的SrCO3、Co3O4和Tb4O7为原料,采用固相法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Sr1-xTbxCoO3-δ(STC,x≤0.3),采用XRD、ND、TGA、范德堡直流四探针法和电化学方法对STC的晶体结构、高温失重、电导率、极化电阻以及电池进行了研究。结果表明:Sr0.9Tb0.1CoO3-δ的晶体结构是立方相Pm-3m空间群结构;Sr0.8Tb0.2CoO3-δ和Sr0.7Tb0.3CoO3-δ是四方相I4/mmm结构。在500~800℃时,STC的总电导率(σ)均大于407 S/cm。极化电阻(Rp)和活化能(Ea)随着x的增加而增大。当x=0.1时,STC的氧离子空位浓度最大,具有最好的阴极性能,由其组成的单电池最大功率密度为836 mW/cm2。     

A位置复合掺杂对钙钛矿氧化物(La1-xPrx)2/3 Sr1/3 Co0.8 Ni0.2 O3化学扩散系数的影响

采用固相反应法合成了(La1-xPrx)2/3 Srl/3Co0.8Nio.203(LPSCN,x=0.2、0.4、0.6、0.8)钙钛矿型氧化物系列样品,采用电导弛豫法研究了LPSCN样品的氧化学扩散系数.结果表明,LPSCN样品具有较高的氧化学扩散系数,且随着镨含量的减少、温度的升高而增大;LPSCN样品的电导率与氧分压呈oOC Po.2n关系,且电导率随镨含量的减少、温度的降低而增大.样品LPSCN-82在800℃下的氧化学扩散系数Dchem值为1.18×10-4cm2/s;样品LPSCN-82在500℃下氧分压为1.0×lO5Pa时电导率有最大值为974.74S/cm,是比较理想的固体氧化物燃料电池的阴极材料.     

LSM-SDC复合阴极微结构及其界面电阻

以Sm_0.2Ce_0.8O_1.90(SDC)为电解质, 用交流阻抗谱研究了烧结温度和原料粉体制备过程等因素对复合阴极[50wt%(La_0.85Sr_0.15)_0.9 MnO_3-δ(LSM)+50wt% SDC] 的界面电阻的影响. LSM⁺甘氨酸法制备的SDC和LSM⁺共沉淀法制备的SDC的复合阴极对应界面电阻最小时的烧结温度分别为1200和1250℃; 800℃时, 它们的最小界面电阻分别为0.78?和0.35Ω·². 用扫描电子显微镜观察两种不同复合阴极微结构, 发现其微结构与原料粉体的形貌有着密切的关系, 而微结构又同时决定了阴极?的界面电阻和电导率.     

非正分钙钛矿锰氧化物(La0.8 Sr0.2)1-xMnO3的电磁特性

报道了A位缺位的钙钛矿锰氧化物(La0.8Sr0.2)1-xMnO3(0≤x≤0.30)多晶样品的相结构、磁性和磁电阻效应.实验表明,当x≥0.20时,化合物主要由磁性钙钛矿相和非磁性Mn3O4相所组成.它们的电阻率随温度的变化曲线均具有双峰特征,高温侧的电阻率峰出现在钙钛矿相的居里温度附近,低温侧的电阻率宽峰则是金属导电性的钙钛矿晶粒和高电阻率的半导体或绝缘体导电性的晶界或相界共同作用的结果.样品的零场电阻率ρ0随着A位缺位量x的增大而增大.适当改变x值,可以改善磁电阻比的温度稳定性.当x=0.30时,化合物磁电阻比MR在一个相对宽的温度范围内(175～328K)基本上保持不变,即MR=(9.1±0.5)%.     

X-ray Photoelectron Spectra of La0.8 – x Ce x Sr0.2MnO3

La_{0.8 – x} Ce _x Sr_0.2MnO₃ (x= 0–0.3) mixed-conducting manganites are studied by x-ray photoelectron spectroscopy. The effect of A-site Ce substitution on the surface composition of the samples, charge states of the constituent cations, and bonding configuration is analyzed. The binding energies of the constituent elements are determined. The spectral shapes of the O 1s, La 4d, La 3d, Sr 3d, Mn 2p, Ce 4d, and Ce 3d peaks are examined as a function of Ce content.     

La2/3Sr1/3MnO3/ZnO混合物薄膜的磁电阻和伏安特性研究

利用脉冲激光沉积的方法在Si（100）氧化成SiO₂的基片上制备了(La_2/3Sr_1/3MnO₃)_x/(ZnO)_1-x混合物薄膜,研究了薄膜的磁电阻和伏安特性. X射线衍射分析表明,除了衬底SiO₂的衍射峰以外,分别出现了La_2/3Sr_1/3MnO₃（101）的衍射峰和ZnO（002）的衍射峰,且它们形成了两相共存体系. 实验表明：x=0.3的混合物薄膜表现为半导体导电特性,而x=0.4的样品则出现了典型的金属绝缘相变. 所制备的样品表现出了低场磁电阻效应和非线性伏安特性. 在0.7T磁场的作用下,x=0.3的样品在温度为60K时取得的最大磁电阻值为28.8%. 通过对伏安关系拟合表明,在La_2/3Sr_1/3MnO₃和ZnO颗粒之间存在一定的耗尽层,且产生了界面缺陷态.     

Emulsion processing of SOFC materials Ca0.3La0.7CrO3, Sr0.16La0.84CrO3, and Sr0.2La0.8MnO3

A novel preparation route to the perovskite materials Ca_0.3La_0.7CrO₃, Sr_0.16La_0.84CrO₃, and Sr_0.2La_0.8MnO₃ is described. The method produces the phase pure perovskite phases after calcination at 700°C for 2 hours. The powders produced are unagglomerated, and consist of hollow spherical particles 0.15 m in diameter. EDX has shown that the careful control of reaction conditions is vital to control the phase composition, and that small changes in stoichiometry result in the production of unsinterable powder.     

La0.9Sr0.1MnO3/Fe2O3复合体系的异常磁电阻效应

采用软化学方法制备了不同粒径的La0.9Sr0.1MnO3和软磁材料γ-Fe2O3,并将两者按不同比例进行复合,分别用扫描电子显微镜和X射线技术观察了样品的形貌特征和相结构,发现掺杂后的复合体系的电阻率要远大于未掺杂样品的电阻率.掺入γ-Fe2O3后,样品表现出异常磁电阻效应,即加外磁场后样品的电阻率明显大于未加磁场时样品的电阻率.同时,掺杂样品磁电阻的磁场灵敏度显著提高,在室温附近观察到了磁电阻极大值.