Fe掺杂LSCCF对中低温固体氧化物燃料电池ITSOFC短期输出性能的影响

柠檬酸盐法制备La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ(x=0.2、0.4、0.6、0.8)阴极材料。该前驱体在900℃处理2h后,XRD证实已经形成完整的钙钛矿结构衍射峰。随Fe掺杂量增加,XRD谱图衍射峰的位置向小角度发生偏移,粉体的晶粒尺寸逐渐变大。SEM观察La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ粉体其表面活性较高并出现了一定的团聚现象,颗粒尺寸约为5μm。以La0.7Sr0.15Ca0.15Co1-xFexO3-δ为阴极,在氢气/空气中研究了模压法制备的单电池性能,Fe掺杂量对开路电压的高低不起决定性作用,而最高功率密度随Fe掺杂量增加而降低,在650℃最高功率密度由x=0.2时的351.7mW/cm2降为x=0.8时的231.1mW/cm2。     

固体氧化物燃料电池阳极材料La0.8Mg0.2Cr0.8M0.2O3-δ（M=Zn,Al,Zr）的研究

采用Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)作为电解质材料,La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)作为阴极材料,以溶胶—凝胶法制备的La0.8Mg0.2Cr0.8Zn0.2O3-δ,La0.8Mg0.2Cr0.8Al0.2O3-δ,La0.8Mg0.2Cr0.8Zr0.2O3-δ粉体作为阳极材料,组装硫氧固体氧化物燃料电池。分别以硫蒸汽和二氧化硫气体为燃料气,测试电池阳极材料性能。结果表明:以硫蒸汽为燃料,La0.8Mg0.2Cr0.8Zn0.2O3-δ在750℃达到最大开路电压420 mV,此时最大功率密度为23 mW/cm2;以二氧化硫为燃料,La0.8Mg0.2Cr0.8Zn0.2O3-δ在650℃获得最大开路电压162 mV,最大功率密度为2 mW/cm2。催化效果顺序为La0.8Mg0.2Cr0.8Zn0.2O3-δ>La0.8Mg0.2Cr0.8Al0.2O3-δ>La0.8Mg0.2Cr0.8Zr0.2O3-δ。     

柠檬酸-硝酸盐法制备中温SOFC材料

采用燃烧合成的方法—柠檬酸-硝酸盐法合成中温固体氧化物燃料电池的电解质及电极材料的初始粉末.电池的电解质材料是Ce0.8Gd0.2O1.95(GDC),阴极材料是La0.7Sr0.3Co0.3Fe0.7O3(LSCF),还原前的阳极材料是掺Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)的NiO.借助XRD和TG-DTA等测试手段对材料的晶体结构和反应过程进行了分析.实验结果表明,柠檬酸-硝酸盐燃烧合成法能制备纳米级的电解质及电极材料的初始粉末,燃烧合成中pH值的大小和合成后的烧结温度能很大的影响晶粒的成长和相的生成.     

Sr/Zr掺杂以及抛光对BaTiO_3陶瓷结构和介电性能的影响

采用冷压陶瓷技术制备了(Ba0.75Sr0.25)TiO3、Ba(Ti0.8Zr0.2)O3、(Ba0.75Sr0.25)(Ti0.8Zr0.2)O3陶瓷.XRD结果表明,Sr和Zr在BaTiO3的Ba位、Ti位、及Ba/Ti双位并入均具有高固溶性,且为没有超结构特征的单相钙钛矿结构.Sr/Zr的双位并入加快介电峰向低温的移动.Sr掺杂对Ba(Ti0.8Zr0.2)O3介电峰移动率的贡献为-1.5℃/mol%Sr.抛光技术对介电温谱的影响研究表明,尽管水抛光导致(Ba0.75Sr0.25)(Ti0.8Zr0.2)O3陶瓷颜色变暗,但晶体结构不变、介电峰值降低.     

阴极材料Ln-Sr(orCa)-Cu-O的制备及电性能

为了降低原料成本和适于工业化生产,以混合稀土取代氧化镧经硝酸溶解后,共沉淀法分别制备了Sr、Ca掺杂阴极材料Ln-Sr(or Ca)-Cu-O(Ln为混合稀土)的前驱体,在优化条件800℃下煅烧3.5 h形成了粉体,XRD证实形成的物相为CeO2立方萤石相与钙钛矿相。当2θ在20°~30°变化时,Sr2+掺杂使Ln0.5Sr0.5CuO3-δ形成的钙钛矿结构衍射峰相对完整;当2θ在30°~45°变化时,Ca2+掺杂却使Ln0.5Ca0.5CuO3-δ钙钛矿结构衍射峰发生扭曲;而2θ在50°~60°时,Ln0.5Ca0.5CuO3-δ和Ln0.5Sr0.5CuO3-δ衍射峰发生了不同程度的偏移和裂变。直流四探针法对合成产物烧结样品的电导率测量结果表明,在相同条件下,Ln0.5Sr0.5CuO3-δ电导率大于Ln0.5Ca0.5CuO3-δ电导率,在420℃时电导率达到最大值,分别为574和559 S/cm。在中温固体氧化物燃料电池工作温度500~800℃,阴极材料电导率超过500 S/cm,满足电池阴极材料电性能的要求。     

阴极材料Ln-Sr(orCa)-Cu-O的制备及电性能

为了降低原料成本和适于工业化生产,以混合稀土取代氧化镧经硝酸溶解后,共沉淀法分别制备了Sr、Ca掺杂阴极材料Ln-Sr(or Ca)-Cu-O(Ln为混合稀土)的前驱体,在优化条件800℃下煅烧3.5 h形成了粉体,XRD证实形成的物相为CeO2立方萤石相与钙钛矿相。当2θ在20°~30°变化时,Sr2+掺杂使Ln0.5Sr0.5CuO3-δ形成的钙钛矿结构衍射峰相对完整;当2θ在30°~45°变化时,Ca2+掺杂却使Ln0.5Ca0.5CuO3-δ钙钛矿结构衍射峰发生扭曲;而2θ在50°~60°时,Ln0.5Ca0.5CuO3-δ和Ln0.5Sr0.5CuO3-δ衍射峰发生了不同程度的偏移和裂变。直流四探针法对合成产物烧结样品的电导率测量结果表明,在相同条件下,Ln0.5Sr0.5CuO3-δ电导率大于Ln0.5Ca0.5CuO3-δ电导率,在420℃时电导率达到最大值,分别为574和559 S/cm。在中温固体氧化物燃料电池工作温度500~800℃,阴极材料电导率超过500 S/cm,满足电池阴极材料电性能的要求。     

SOFC阴极材料La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-8)的制备与表征

提出一种低成本高效率的化学方法,用以制备钙钛矿结构固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料La0.8Sr0.2Co0.5Fe0.5O3-8(LSCF).该方法与传统方法不同,采用非螯合聚合物-聚乙烯醇(PVA,Polvinyl alcohol)作为阳离子的载体,形成含有La3+,Sr2+,Co2+,Fe3+4种金属阳离子和非螯合聚合物的均匀溶胶,干燥生成固体凝胶状前驱体.进行热重(TG)分析和傅立叶红外(FT-IR)分析,在此基础上制定了一系列前驱体凝胶煅烧工艺制度,确定了最佳煅烧温度750℃,获得了钙钛矿型LSCF阴极材料.对LSCF粉末进行了X射线衍射(XRD)相分析,证实了所得粉末材料具有钙钛矿结构.通过扫描电子显微镜(SEM)对粉体进行微观形貌结构观察,证实制得的LSCF粉为纳米级,但存在团聚.采用直流伏安法检测其导电性能,证实以其作为阴极材料,在中温SOFC的工作温度下具有良好的混合导电性能.     

La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8-x)Co_xMg_(0.2)O_(3-δ)(x=0,0.05,0.08)的结构和导电性

用固相反应法合成了La0.9Sr0.1Ga0.8-xCoxMg0.2O3-δ(x=0,0.05,0.08))。XRD数据的Rietveld法精修表明其为体心正交结构,空间群Imma。掺Co量增大时,正交晶胞的晶格常数线性降低。采用直流四电极法和Hebb-Wagner极化法测定了总电导率和电子电导率。结果表明,氧离子电导率和总电导率随掺Co量增加而增大;掺Co可降低电导活化能,La0.9Sr0.1Ga0.8-xCoxMg0.2O3-δ对应x=0,0.05,0.08的活化能分别为0.978,0.739,0.489 eV。掺Co量达到0.08时,氧离子迁移数降为0.8。     

复掺杂钴铁酸盐的共沉淀法制备及性能研究

以金属硝酸盐为前驱体、氨水为沉淀剂,采用共沉淀法合成了La0.7Sr0.2Ca0.1Co1-yFeyO3-δ(简称:LSCCF,y=0.1,0.2和0.4)粉料.借助差示扫描量热-热重分析 (DSC-TG) 、X 射线衍射分析(XRD) 和扫描电子显微镜( SEM) 对LSCCF 粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究.实验结果表明,LSCCF 粉料的形成过程分为三个阶段--脱水阶段、LaCoO3 基氧化物形成阶段和LSCCF 固溶体形成阶段;适宜热处理制度为800 ℃下保温4 h,且制备出的LSCCF 粉料为均一的钙钛矿结构.使用直流四极探针法测定了LSCCF 样品在空气气氛下的电导率,发现该体系材料在500～800 ℃范围的电导率都超过了300 S·cm-1,其导电机制符合p 型小极化子绝热孔隙理论,且能够满足中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)阴极材料的要求.     

LaCoO3掺杂Ba和Fe催化分解NO的研究

采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了La(Ba)Co(Fe)O3钙钛矿型氧化物催化剂,通过XPS、XRD、H2-TPR、FT-IR、BET等表征手段考察了催化剂分解NO的催化活性.结果表明,LaCoO3的A位掺杂适量Ba可以提高催化剂表面的氧空位浓度,La0.8 Ba0.2CoO3的B位掺杂Fe,活化了Co-O键,产生协同作用,提高了分解NO的催化活性.     

Structure Electrical Conducting and Thermal Expansion Properties of Ln0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 (Ln=La,Pr,Nd,Sm)Ceramics

Ln0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 (Ln=La, Pr, Nd, Sm) perovskite-type complex oxides were synthesized using a glycine-nitrate process, and the structure, electrical conducting and thermal expansion properties of the resulting ceramics were examined with regard to the nature of the lanthanide cations. The results indicated that the La, Pr and Nd specimens had a rhombohedral symmetry, while an orthorhombic structure was determined for the Sm specimen. The pseudo-cubic lattice constant decreased with smaller lanthanide cations. It was found that the electrical conducting properties declined with decreasing lanthanide cation size. Fortunately, all the compositions remained rather high electrical conductivities exceeding 650Ω1.cm-1 in the intermediate temperature range (600-800℃). An appreciable thermal expansion increase at high temperatures was detected for all the compositions. Decreasing the size of the lanthanide cations resulted in an increase of thermal expansion. With respect to the high electrical conductivities, the Ln0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 oxides are considered to be acceptable as mixed conducting component in composite cathode designs together with doped ceria electrolytes.     

(1-x)Ca_5Zn_4(VO_4)_6-xCa_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3陶瓷微波介电性能研究

采用传统固相法制备(1-x)Ca5Zn4(VO4)6-xCa0.8Sr0.2TiO3(0.5≤x≤0.8)系陶瓷,并研究其烧结特性、晶相组成、显微组织和微波介电性能变化规律。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析陶瓷的晶相组成和显微组织,采用闭腔法测量其微波介电性能。研究表明,随着Ca0.8Sr0.2TiO3含量增加,陶瓷的εr和τf值逐渐增大,而Q×f值逐渐减小。875℃/5h烧结0.3Ca5Zn4(VO4)6-0.7Ca0.8Sr0.2TiO3名义陶瓷具有最佳微波介电性能,即εr=13.5,Q×f=12 800GHz,τf=3ppm/℃。     

La0.2Ba0．8Co0．8Fe0．2-xZrxO3-δ陶瓷的相组成与导电性能

用固相反应法制备了La0.2Ba0．8Co0．8Fe0．2-xZrxO3-δ（x≤0．10）系列陶瓷样品（简称LBCFZ）,对其相组成和电性能进行了表征。研究表明,常温下的LBCFZ为立方钙钛矿相结构,且当0≤x≤0．08时,其晶胞常数随着Zr掺杂量的增加而线性增大。LBCFZ陶瓷样品的电导率随温度的变化存在明显的转变温度（Tp）：当温度低于Tp时,样品的电导率随着温度升高而增大;当温度高于t时,样品的电导率随着温度升高而减小。另外,LBCFZ样品（x=0．02的样品例外）随着Zr含量的增加,电导率减小,转变温度Tp降低。     

纳米钙钛矿负载型催化剂La_(0.8)Sr_(0.2)Co_(0.8)Mn_(0.2)O_3/γ-Al_2O_3的制备与评价

研制了一种替代净化机动车尾气所用贵金属催化剂的纳米钙钛矿型催化剂 .采用溶胶 -凝胶法制备了B位掺杂的纳米钙钛矿型复合氧化物La0 .8Sr0 .2 Co0 .8Mn0 .2 O3,并将其负载于自制的γ -Al2 O3上 ,于微反在线色谱装置上考察了负载后催化剂对丙烯腈合成反应释放气中的丙烷、CO和丙烯的氧化程度及工艺条件 .确定的最佳工艺条件为 :反应温度为 3 5 5℃ ,氧气体积分数为 89%～ 91% ,空速为 1.3× 10 3h- 1 ;在较宽松的反应条件下 ,丙烷、CO及丙烯的转化率均可达90 %以上 .结果表明 ,催化剂La0 .8Sr0 .2 Co0 .8Mn0 .2 O3/γ -Al2 O3被用于完全氧化反应具有很好的催化氧化活性 .