阳极支撑固体氧化物燃料电池的制备及性能

利用离心法成膜工艺在多孔Ni-YSZ阳极基体上制备8%(摩尔分数)YSZ电解质层,在1400℃共烧结,得到致密的YSZ膜和多孔结构的阳极。用苷氨酸-硝酸盐燃烧法合成超细阳极与阴极材料。其中,NiO-YSZ复合粉体用于阳极,La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)和30%(质量分数)Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)复合材料用作阴极。以氢气为燃料,研究了500～800℃时Ni-YSZ阳极支撑体固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池的性能。结果表明在500℃时电池开路电压(OCV)达1.10V,800℃时短路电流密度达1113mA/cm2,最大比功率为296mW/cm2。通过交流阻抗图谱分析,认为电解质欧姆电阻是影响电池性能的主要因素。     

LED散热用镜面铝不同表面处理的性能

为改善LED散热基板铝材的高温下反射率衰减、防硫化性、表面镀层粘接力。本文采用阳极氧化和、电镀以及溅射工艺在纯铝基材表面制备Nb2O5和Al2O3镀层作为铝材表面的防氧化层,将该镀层结构在LED灯光照射下180℃高温持续2000 h下的全反射率、450 nm、550 nm单波长的反射率和防硫化以及镀层结合力测试,并与目前常用的SiO2和TiO2,TiO2和Al2O3两种防氧化镀层进行对比研究。采用Nb2O5和Al2O3镀层处理的镜面铝在LED灯光照射下180℃高温持续2000 h全反射衰减3.6%,450 nm单波长反射率测试衰减4.38%,550 nm单波长反射率衰减3.5%,防硫化性能优异,镀层粘接力优异,3M胶带测试无镀层脱落;采用TiO2和SiO2镀层处理的镜面铝全反射衰减26.5%,450 nm单波长反射率测试衰减31%,550 nm单波长反射率衰减27%,防硫化性能差,镀层粘接力差,3M胶带测试镀层脱落;采用TiO2和Al2O3镀层处理的镜面铝全反射衰减13.9%,450 nm单波长反射率测试衰减16.2%,550 nm单波长反射率衰减13.8%,防硫化性能较差,镀层粘接力差较差,3M胶带测试镀层轻微脱落。实验结果表明,由Al2O3和Nb2O5作为防氧化层的镜面铝基板可有效改善基板在防硫化、高温反射衰减、镀层粘接力方面的性能。     

天然气燃料电池中双层阳极Ni-SDC的性能

采用干压方法制备双层阳极支撑的以BCY20(BaCe0.8Y0.2O3-δ)为电解质的固体氧化物燃料电池.双层阳极的质量分数分别为60% NiO 40% SDC(Ce0.7Sm0.2O2-δ)和30% NiO 70% SDC.阴极采用质量分数分别为85% LSCF(La0.9Sr0.1Co0.2Fe0.8O3-δ) 15% GDC(Ce0.8Gd0.2O2-δ)复合阴极.在400～600 ℃的范围内,用天然气为燃料气,氧气为氧化气,50℃为间隔,测试并比较了该电池与单层阳极支撑电池(阳极质量分数为50% NiO 50% SDC、阴极为85%LSCF 15% GDC复合阴极、电解质为BCY20)的性能.用扫描电镜(SEM)分别分析单电池阳极、阴极及电解质的型貌.实验表明:电池具有良好的微结构,在测试条件下双层阳极支撑电池具有更优的性能.600 ℃测得电池最大比功率为55 mW/cm2,电流密度为253 mA/cm2.     

Ni/Ni-GDC双层阳极支撑型IT-SOFC性能研究

采用硝酸盐-柠檬酸溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法制备GDC粉末,用共压法制备了Ni O-GDC单层阳极、Ni O/Ni O-GDC双层阳极及其单电池,并测试了其性能。研究结果表明:经H2还原后,Ni/Ni-GDC双层阳极外层为多孔结构,由粒径较大的Ni粒子团形成了稳定的电子电导通道及燃料通道;内层孔隙较小、较少,Ni均匀分布于GDC构成的支撑骨架中。Ni/Ni-GDC双层阳极的孔隙率及电导率都高于Ni-GDC单层阳极,从450~700℃,其电导率比Ni-GDC单层阳极都稳定高出15%~20%。单电池的测试结果表明:Ni/Ni-GDC双层阳极支撑单电池在700、650、600℃的最大功率密度分别为0.383、0.329、0.204 W/cm2,比Ni-GDC单层阳极支撑单电池分别高出了8.95%、79.38%、84.76%。Ni/Ni-GDC双层阳极支撑单电池具有比Ni-GDC单层阳极支撑单电池更高的中温、特别是低温电化学性能。     

染料敏化太阳电池光阳极结构优化

染料敏化太阳电池(DSSC)的光阳极是决定电池性能的重要因素之一,对DSSC进行了光阳极结构优化研究。光阳极TiO_2薄膜的性质对电池光电性能有着重要影响,针对TiO_2的活性层,引入一层粒径为40 nm的TiO2颗粒,即采用尺寸递进式结构,按照"致密层-20 nm-40 mm-200 nm-400 nm"粒径依次增大的TiO_2颗粒层分布,获得了电池效率的较大提升     

浸渍法制备阳极支撑管式固体氧化物燃料电池

采用一种简单、经济的工艺——浸渍成型工艺成功地制备出管式固体氧化物燃料电池的NiO-YSZ阳极支撑体,然后组装成一个NiO-YSZ/YSZ/LSM-YSZ单电池。以加湿氢气为燃料,空气为氧化剂对该单电池进行测试。测得电池在800℃下最大功率密度为450 mW/cm2。随后对单电池进行约40 h的恒电流放电测试和热循环测试,电池的输出功率有较明显的下降而开路电压基本不变,通过阻抗谱分析发现,随着时间的变化,电池欧姆电阻和界面电阻均有所下降,其中,前者是电池性能衰减的主要因素。     

锂离子电池用PVDF基纳米复合隔膜的研究进展

综述经无机纳米颗粒改性的聚偏氟乙烯(PVDF)基纳米复合隔膜.讨论湿法、干法、静电纺丝及涂覆法等4种有机-无机复合隔膜的制备方法;并对添加SiO2、TiO2和Al2O3等3种不同无机纳米颗粒制成的PVDF基纳米复合锂离子电池隔膜进行分类总结.对隔膜的研究方向提出展望.     

甘氨酸-硝酸盐法制备Sm掺杂CeO2电解质及性能研究

甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成Sm掺杂CeO2(SDC)电解质材料,通过XRD和扫描电子显微镜对不同甘氨酸与金属阳离子比例(G/N)制备粉末的结构和形貌进行了研究。比表面积测量结果显示,不同G/N比影响合成粉末的比表面积,导致粉末的烧结性能不同。G/N比为2合成的粉末在1300℃烧结2h可以达到97%的理论密度。合成不同含量Sm掺杂铈基氧化物SmxCe1-xOδ(x=0.125,0.15,0.175,0.20,0.225,)电解质材料,制备电解质支撑的单电池,电解质厚度为1mm,采用泥浆喷涂工艺在电解质上制备60%(质量百分数)NiO-SDC阳极层,在1300℃共烧结2h,Ag浆作为阴极组成单电池,以H2和空气为燃料和氧化气体电池性能测试显示,Sm0.175Ce0.825Od为电解质的单电池性能最好,800℃最大功率密度达283mW/cm2。     

纳米二氧化硅复合玻璃棉隔板

介绍了纳米二氧化硅复合玻璃棉隔板的研制情况 ,组装试验电池 ,进行了电池性能测试。结果表明 :用纳米SiO2 复合隔板组装的试验电池 ,其 2h率容量比AGM隔板组装的电池提高约 5 % ,两种电池的气体复合效率和高倍率充放电循环寿命基本一致     

镍-镓酸镧复合阳极的研究

制备了多种镍-镓酸镧(LaGaO3)复合阳极,并以Ni-LaGaO3为复合阳极,系列Sr、Mg和Co掺杂的LaGaO3为电解质,Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-LaGaO3为复合阴极,组装单电池.用极化、交流阻抗等技术,对阳极电化学性能进行研究,测试了电池的功率输出特性.Ni-LaGaO3复合阳极的最佳焙烧温度约为1 200℃,焙烧温度显著影响阳极/电解质界面的欧姆电阻和极化电阻.Ni-LaGaO3复合阳极的性能,依赖于所负载电解质及电极中掺入的LaGaO3的性质.随着电解质中Co含量的增加,电池的欧姆电阻减小、电极活性增加,单电池的最大输出功率密度提高.Ni-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)| La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3(LSGMC8.5)|SSC-LSGMC5电池在800℃、氢为燃料的条件下,最大输出功率密度达0.75 W/cm2;甲烷为燃料的条件下,最大输出功率密度达0.53 W/cm2.     

Li_4Ti_5O_(12)/TiO_2复合薄膜染料敏化太阳电池的性能

以商品化的P25为原料,利用丝网印刷方法制备TiO2多孔膜,经热处理后,在TiO2多孔膜表面涂覆一层Li4Ti5O12薄膜,经干燥后利用扫描电子显微镜法(SEM)、紫外-漫反射光谱等测试技术对复合薄膜的物理性能进行了表征;并通过组装电池测定了复合薄膜的光电性能。结果表明Li4Ti5O12/TiO2复合薄膜表面颗粒分布均匀,团聚较少;同时,开路电压从0.76 V提高到0.90 V时,效率也有所提高。     

复合阳极NiO-SDC+LSGM的性能研究

采用共压-共烧结法分别制备了以50%(质量分数)NiO-(50-x)%(质量分数)Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC) x%(质量分数)La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-a(LSGM)(x=0、10、20、30、40)为阳极支撑,LSGM为电解质、La0.9Sr0.1Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF) Ce0.8Gd0.2O2-δ(GDC)为复合阴极的单电池片;用扫描电子显微镜(SEM)观察了电池片的微观结构;用X射线衍射(XRD)法分析了阳极材料于1250℃条件下烧结4h后的晶相结构;在350～600℃之间,以50℃为间隔,以干天然气为燃料气、氧气为氧化气测试了其电化学性能。结果表明:单电池阳极材料具有良好的孔道结构;在测试条件下,五种不同阳极组成的单电池中50%(质量分数)NiO-30%(质量分数)SDC 20%(质量分数)LSGM阳极支撑的单电池具有最佳的电化学性能,对天然气有更好的催化效果,在常压和600℃条件下其最大电流密度为229.32mA/cm2,最大比功率为45.86mW/cm2。     

相转化法制备锥管状阳极支撑SOFC

利用相转化法制备了锥管状NiO-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)。讨论了不同造孔剂对阳极支撑体机械性能及微观结构的影响,结果表明,以石墨作为造孔剂时阳极支撑体的综合性能相对较好。以氢气为燃料的单电池测试结果表明,800℃时电池的最大面积比功率为410mW/cm2。交流阻抗谱结果显示电池极化电阻是影响电池性能的主要因素。     

节能荧光灯中纳米保护膜的应用研究

对纳米氧化铝（Al2O3）和纳米二氧化钛（TiO2）两种保护膜的应用作了研究,并分别考察了两种保护膜材料膜的结构,以及与没有保护膜荧光灯的比较,测定光通维持率和UVB及UVC辐射功率。结果表明,采用纳米Al2O3和纳米TiO2保护膜能提高荧光灯的光通维持率。纳米TiO2水溶液形成的保护膜为单颗粒铺展、致密、准连续结构。由于纳米TiO2保护膜的光催化效应,导致在荧光灯点燃过程中,维持放电有效汞的水平,提高光通维持率;而纳米TiO2保护膜的吸收紫外光效应,使得UVB紫外辐射比非纳米TiO2保护膜荧光灯降低了75％。     

PVDF/SiO_2复合纤维膜的制备及电化学性能

采用静电纺丝法制备了SiO2含量分别为2%、5%和8%的PVDF/SiO2复合纤维膜,对复合纤维膜的物理性能、电化学性能以及组装电池性能等进行了测试分析。结果表明:纳米SiO2含量对静电纺PVDF基膜的纤维直径和形貌影响很大,随着SiO2含量的增加,静电纺PVDF/SiO2复合纤维膜的纤维直径变细且分布变宽,纤维表面的均匀性降低;其力学性能、电解液吸液率以及离子电导率均先增加后降低。以含量为5%的SiO2静电纺PVDF/SiO2复合纤维膜为隔膜组装的电池首周充放电容量最高,约为158 m Ah/g;经过50周充放电循环后,电池的容量保持率最高为91%。     

SOFC连接体表面层状钙钛矿氧化物涂层研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是现阶段非常具有应用前景的绿色发电系统。连接体是电池堆的重要组件之一,其性能优劣直接影响电池堆的性能和使用寿命。铁素体不锈钢是应用非常广泛的连接体材料,然而其高温抗氧化能力不足以及Cr元素的挥发严重制约燃料电池的长期稳定。本文介绍了作为连接体表面涂层的层状钙钛矿纳米氧化物的晶体结构、制备方法、合成工艺和保护机理,以及存在的问题和解决方案。     

电解液组成对Al/AgO电池性能的影响

用恒电流放电技术和扫描电子显微镜(SEM)研究了添加缓蚀剂Na2SnO3的含量和反应产物NaAlO2的浓度对Al/AgO电池在20%NaOH溶液中的电压、析氢速率和铝阳极表面形貌的影响。结果表明:在NaOH溶液中添加Na2SnO3,可以降低铝阳极的析氢速率,减少铝的阳极极化,改变铝阳极的腐蚀形貌;加入NaAlO2阻碍铝阳极的溶解,降低了Al/AgO电池的电压,不利于Sn的析出,使铝阳极的析氢速率增大。     

三维负极材料二氧化钛纳米管阵列的研究进展

综述了二氧化钛(TiO2)纳米管阵列(TNTAs)的常用制备方法——模板法和阳极氧化法,以及TNTAs结构特征和表面改性对电极电化学性能的影响.指出表面改性,负载高导电率和高容量物质,以及开发高容量的亚稳态晶型TiO2(B)纳米阵列等,是TNTAs作为锂离子电池三维纳米负极材料的研究方向.     

湿化学法制备LT-SOFCs材料及其性能研究

采用湿化学法制备了低温固体氧化物燃料电池(LT-SOFCs)阳极材料NiO、阴极材料LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3)和电解质材料GDC(Gd0.1Ce0.9O1.95)粉体。X射线衍射(XRD)结果表明三种粉体成相良好,没有杂相存在。采用湿化学法合成的粉体成功制备了GDC膜电解质阳极支撑型固体氧化物燃料电池,并对单电池的电化学性能和稳定性进行了分析和研究。单电池在加湿氢气(3%H2O)燃料中,600℃下最大输出功率密度达384 mW/cm2,并在550℃下经历了约12 h的稳定性测试,输出电压恒定,电池稳定性良好。     

料浆喷涂法制备纳米晶TiO_2薄膜及其在DSSC中的应用

采用料浆喷涂法在ITO导电玻璃上制备了纳米晶TiO2,SEM测试结果表明该薄膜呈多孔结构,构成薄膜的TiO2颗粒均为20～30nm,薄膜的厚度能够很好地控制在5～20μm之间。将此薄膜组装成染料敏化太阳电池(DSSC),在标准模拟太阳光(AM1.5G)下测试,短路电流密度达7.78mA/cm2、光电转换效率为1.94%。讨论了制备工艺对电池性能的影响。