La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ的柠檬酸盐法制备和性能

采用柠檬酸盐法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF,x=0.05,0.1,0.15和0.2)粉料.TG-DSC分析表明,凝胶在320℃～558℃分解为相应的氧化物.XRD测试表明产物前躯体在800℃下热处理3h就可制备出具有畸变钙钛矿结构的LSCCF粉料.电导率测试表明,随着烧结温度的升高和Sr2+含量的增加,样品电导率变大,其导电活化能变小.在600℃～800℃范围内,LSCCF样品的电导率为102S/cm～103S/cm,能够满足中温固体氧化物燃料电池阴极材料的要求.LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在800℃下烧结10h后没有新相生成,表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性.     

KoH处理法固相合成钙钛矿型氧化物Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ

采用固相反应法以KOH室温预处理后的BaCO3,CoCO3,Fe2(C2O4)3·5H2O和Nb2O5混合原料,在空气或氮气气氛中合成了立方钙钛矿相复合氧化物Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ粉体,并用合成粉体制备了透氧膜片.利用XRD和SEM等手段研究了合成温度和焙烧气氛对合成粉体相转变和形貌的影响.KOH预处理得到的前驱体在N2气中于1173 K焙烧10 h合成了立方相Ba1.0Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的粉体,与在空气中焙烧相比合成温度降低250 K.利用前驱体在1073 K焙烧10 h所得粉体在空气中烧成了透氧膜片.讨论了烧成温度对膜显微结构的影响,在空气中于1373 K保温10 h制备的膜表断面非常致密,满足透氧膜工作的气密性要求.     

Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)氧化学扩散性能的研究

采用固相反应法合成了Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)钙钛矿氧化物样品,通过XRD和XPS研究样品的物相结构与化学状态,用电导驰豫法研究样品的氧化学扩散系数.实验结果表明,Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ的氧化学扩散系数随温度的升高而上升;样品Pr0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ氧扩散系数在800℃时达到3.97×10-5cm2·s-1,是比较理想的中温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ阴极材料的制备与导电性能研究

采用低温燃烧合成法制备了用作中低温固体氧化物燃料电池的阴极材料La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ(y=0.00,0.20,0.25,0.30,0.35,0.40).分别利用TG-DSC、XRD表征了La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ形成过程的晶型演化行为和物相组成,结果表明该粉体经900℃热处理后可形成钙钛矿结构,随着Fe含量增加,衍射峰向低角度方向偏移.利用直流四端子法测试了La0.7Sr0.3Co1-yFeyO3-δ的电导率,结果表明样品的电导率随Fe含量的增加而降低.在所测量的温度范围内,y=0样品的电导率随温度升高而减小,符合类金属导电行为;其余样品的电导率随温度的升高而增大,服从半导体导电机理.在测试温度范围内,材料的电导率均大于600 S·cm-1.     

改进固相法制备钙钛矿结构La1-x Srx Ga1-y Mgy O3-δ及其性质研究

采用改进固相法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM),用TG-DTA和X射线衍射仪分析了LSGM材料中钙钛矿相的形成过程,利用SEM、交流阻抗谱等检测技术,对LSGM电解质结构及电性能进行表征.XRD分析表明,随着温度的升高,粉体中杂相含量越来越少,在1450℃烧结后形成了单一的钙钛矿相结构.交流阻抗谱检测表明,烧结样品具有稳定的离子电导性能,在800℃时,电导率约为6.8×10-2S/cm.     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质材料的合成及性能研究

对合成La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)电解质的制备过程做了TG-DTA分析,然后采用固相法合成LSGM电解质材料。利用XRD、粒度分析、交流阻抗谱等检测技术,对LSGM电解质结构及性能进行表征。XRD分析表明,在1 000℃烧结后,粉体开始形成钙钛矿结构,随着温度的升高,粉体中杂相含量越来越少,经1 000℃和1 450℃两次烧结后,形成了单一的钙钛矿结构相;粒度分析表明,合成电解质粉体的粒径较为合理;交流阻抗谱检测表明,烧结样品具有稳定的离子电导性能,在800℃时,电导率约为1.2S/m。     

La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料的固相合成及导电性能研究

采用固相法制备固体中温氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM), 用X射线衍射(XRD)分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程, 直流四探针对合成材料的导电性能进行了研究, 碘量法测定了材料中的非化学计量值. 结果表明: 固相法制备所得到的产物分别在1250和1350 ℃下烧结15 h都能得到单一的钙钛矿相;对LSCM样品导电性能研究表明, 其电导率随温度的升高而增加, 在850 ℃时空气气氛下的电导率可达22.04 S·cm-1;LSCM系列材料的电导率随着氧的非化学计量值的增加而提高. 用丝网印刷方式, 制备以LSCM为阳极, La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ(LSGM)为电解质, La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(LSCF)为阴极的单电池, 并对其性能进行测试, 最大功率输出密度约100 mW·cm-2.     

中温固体氧化物燃料电池La1-xBaxFeO3-δ阴极材料的制备及性能表征

采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La_1-xBa_xFeO_3-δ(LBF)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)。通过X射线衍射(XRD)、直流四端引线法和热膨胀仪分别对LBF的晶体结构、电导率和热膨胀系数进行了研究,分析了Ba掺杂量对材料性能的影响。同时制备了电解质Gd_0.1Ce_0.9O_2-δ(GDC),构建对称电池LBF/GDC/LBF并进行了电化学性能测试,用扫描电子显微镜观察(SEM)对称电池的断面微结构,交流阻抗谱测试极化阻抗。结果表明,合成的阴极材料LBF均为钙钛矿结构,A位Ba掺杂提高了材料的电导率,同时增大了材料的热膨胀系数,改善了阴极材料与电解质GDC的热膨胀匹配性。SEM结果显示对称电池具有理想的微观结构,阴极与电解质之间的界面展现出良好的烧结结合;电化学交流阻抗分析结果表明,A位Ba掺杂可以降低阴极的极化电阻,当Ba²⁺掺杂量为x=0.4时,LBF-0.4具有最小的极化电...