阴极材料用Pr_(0.6–x)Nd_xCa_0.4FeO_(3–δ)陶瓷的特性

以Pechini法合成了ABO3型钙钛矿结构的Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ(x=0.1,0.3,0.5)系列稀土复合氧化物粉体。用Fourier变换红外光谱和激光共焦Raman光谱对粉体烧结后样品的化学键及物相进行了表征。用热膨胀仪测定烧结样品的热膨胀系数。通过扫描电镜观察样品用作阴极材料时的微结构及阴极/电解质[钐掺杂氧化铈(samarium-doped ceria,SDC)]复合层的断口形貌。结果表明:1200℃煅烧2h的样品的主晶相为正交钙钛矿,x=0.3的样品是正交与立方相的混合晶。在室温～1000℃范围内,烧结样品的平均热膨胀系数为12.76×10-6/K,与SDC及La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ(LSGM)电解质的热膨胀系数一致。烧结样品内部孔隙分布均匀,孔隙率约35%,阴极/电解质复合层界面清晰。将复合氧化物粉体和SDC在1200℃煅烧10h没有检测出第三相。     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷阴极材料

综述了中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）陶瓷阴极材料的研究和发展动态，这些陶瓷材料包括焦绿石结构的A2Ru2O7-δ陶瓷，Ag-YDB(Y2O3dopedBi2O3)复合陶瓷以及具有钙钛矿结构的La1-xSrxCo1-yFeyO3(LSCF)型陶瓷。     

复合掺杂钙钛矿氧化物La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ阴极的制备和电性能

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池新型复合掺杂阴极La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ（LSCCN）钙钛矿材料。借助XRD对不同掺杂含量所制备的粉体的成相过程和晶体结构进行了研究。实验结果表明：当x=0.4时,Ca元素已经不能很好的掺入到LaCoO3晶格中去。Ni元素含量较小的情况下,不会影响材料的晶体结构,不过当NiO含量稍有增高,制备的粉体的结构发生了明显的变化,已不再具有钙钛矿型的晶体结构,出现了较强的四方K2NiF4结构的LaSrCoO4衍射峰。将制备的LSCCN粉体掺入一定的淀粉和粘结剂制备成固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极。在空气气氛下使用直流四探针法测量了样品从100℃到800℃的电导率值,发现LSCCN系列材料中保持了钙钛矿结构的阴极片具有很高的电导率值,其中Ca2+和Sr2+掺杂各半的情况下制备的阴极片的电导率值最高。掺入较多的Ca2+或较多的Ni2+不仅影响了材料的单一的晶体结构,并且大大降低了材料的电导率值。     

阴极材料含镧复合氧化物的电催化特性

中温固体氧化物燃料电池的研制是固体氧化物燃料电池商业圈的必然趋势，影响其发展的关键问题之一就是阴极材料的研制。钙钛矿结构稀土复合氧化物材料是最有前途的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料。本文对钙钛矿结构含镧复合氧化物的电催化机理进行详尽的叙述，并提出了其发展方向。     

钙钛矿型中温固体氧化物燃料电池阴极材料

中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的研制是固体氧化物燃料电池(SOFC)商业化的必然趋势，影响其发展的关键问题是阳极材料、阴极材料和电解质材料的研制。钙钛矿结构稀土复合氧化物材料是最有希望的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料，本文对钙钛矿结构的稀土复合氧化物阴极材料的导电机理、合成方法以及近年来国内外研究较多的ABO、型阴极材料的相关研究作了较为详细的叙述，并提出了其发展方向。     

制备方法对Pr0.6Sr0.4FeO3-δ结构与性能的影响

采用甘氨酸-硝酸盐、Pechini、柠檬酸-硝酸盐以及尿素-硝酸盐等4种不同的湿化学方法,制备了Pr0.6Sr0.4FeO3-δ复合氧化物粉体.用X射线衍射分析了材料中钙钛矿物相的形成过程及其与中温电解质的化学相容性.用扫描电镜研究了样品的微结构.结果表明:不同方法得到的素坯经1 000℃煅烧2 h即形成钙钛矿结构的固溶体.Pechini法制备的非晶产物煅烧后钙钛矿物相的纯度最高.素坯经1200℃煅烧2 h,所得陶瓷体的总气孔率均为43%～49%;体积密度以柠檬酸-硝酸盐法粉体的样品最高,甘氨酸-硝酸盐法最低.在室温到800℃的温度范围内,Pechini法制备的陶瓷体的热膨胀系数为12.15×10-6/K,与电解质Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)及La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)的数值一致.X射线衍射揭示产物与中温电解质SDC及LSGM具有良好的化学相容性.     

固体氧化物燃料电池无钴钙钛矿阴极材料SrFeO3-δ的掺杂改性

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能主要受制于阴极的氧还原反应速率.传统高性能阴极材料以钴基材料为主,其价格昂贵、热膨胀系数大、化学稳定性差等制约了钴基材料的应用.为此,需要大力发展无钴阴极材料,具有钙钛矿结构(ABO3)的SrFeO3-δ基材...     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Bi1-xCaxFeO3-δ的制备及其性能

开发具有优异电化学活性的阴极材料对中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的应用至关重要.采用固相法制备无钴阴极材料Bi1-xCaxFeO3-δ(BCFx,x=0.1、0.2和0.3),通过该体系材料的物相结构、电导率、氧传输特性以及电化学性能研究表明,950℃时可以合成具有单相钙钛矿结构的Bi1-xCaxFeO3-δ...     

钙钛矿型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

中低温固体氧化物燃料电池(IL TSOFC)的研制是固体氧化物燃料电池商业化的必然趋势,阴极材料的研制是影响其发展的关键问题之一.锈钛矿结构稀土复合氧化物材料是很有希望的中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,文章综述了近年来ABO3型钙钛矿阴极材料的研究情况,并提出了其发展方向.     

固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

简述了固体氧化物燃料电池阴极材料研究近况及重要进展。     

静电纺丝法制备中温固体氧化物燃料电池阴极用纳米La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纤维

采用静电纺丝技术和溶胶–凝胶法制备了聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)/La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.6O3(LSCF)复合纳米纤维,经过不同温度煅烧处理,获得了具有单晶结构的LSCF纳米纤维,并对纤维样品的煅烧过程、形貌、物相、结构以及电性能进行了表征。结果表明:PVP/LSCF复合纳米纤维中的水分和有机物在达到560℃前已经完全挥发和分解。经煅烧处理,可获得具有斜方六面体结构LSCF。经800℃煅烧后的LSCF纳米纤维的直径主要分布在130～240nm;以LSCF纳米纤维为阴极制备的单电池在750℃工作温度下,其最大功率密度为1.18W/cm2。与用传统溶胶–凝胶法在相同条件下制得的LSCF粉体相比,其单电池的电流–电压–功率性能有显著提高。     

铋离子掺杂固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置,具有燃料选择灵活、效率高、环境友好等优点。基于SOFC运行成本和长期稳定性的要求,降低工作温度已成为当前研究的热点。传统阴极较低的催化活性制约了SOFC的技术发展,因此开发具有良好催化性能的阴极材料至关重要。大量的研究表明,铋离子的掺杂能够有效提高材料的电导率和氧催化活性。从铋离子掺杂的角度出发,综述了铋离子掺杂对阴极材料的制备、结构、电导率和电化学性能的影响,并对掺铋SOFC阴极材料未来的发展趋势进行了展望。     

Cr缺位对Pr0.7Ca0.3CrO3-δ 基连接材料性能的影响

采用柠檬酸燃烧法合成一系列Pr_(0.7)Ca_(0.3)Cr_(1-x)O_(3-δ)连接材料,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的物相和微观形貌进行表征,四端子探针法测量样品的电导率,热膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明:Cr缺位对材料Pr_(0.7)Ca_(0.3)CrO_(3-δ)物相结构没有影响;Cr缺位提高材料的烧结性能。x=0.07的样品,1400℃烧结5h,相对密度达98%;700℃时,样品在空气和氢气气氛的电导率分别为34和17S/cm;样品的热膨胀系数为9.6×10~(–6)/K,与YSZ(8mol%Y_2O_3-ZrO_2)电解质的热膨胀系数接近。意味着Cr缺位Pr_(0.7)Ca_(0.3)Cr_(1-x)O_(3-δ)材料体系是固体氧化物燃料电池有潜力的陶瓷连接材料。     

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料的研究

研制兼有优良的导电性能和合适的热膨胀性能的阴极材料是中温固体氧化物燃料电池(SOFC)发展中的关键问题之一。本论文阐述了近年来中温SOFC阴极材料的发展,介绍了新型阴极材料La2NiO4 δ混合导体的合成与制备和性能方面的研究,并对中温SOFC阴极材料的研究方向进行了探讨。     

EDTA-柠檬酸复合络合法制备阴极材料La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体

本文采用EDTA-柠檬酸复合络合法制备了SOFC阴极La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纳米粉体。并分别通过SEM、TEM、XRD及电化学极化阻抗仪对La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体形貌、尺寸、晶相及电化学性能进行了表征。实验结果表明:采用EDTA-柠檬酸复合络合法获得的干凝胶,经800℃煅烧后可获得粒径为20~30 nm、结晶度高的钙钛矿结构的La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纳米粉体。以La_(0.4)Sr_(0.6)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3粉体及添加20wt%的GDC粉体制备成的复合阴极在700℃下的极化阻抗为0.15Ω·cm~2、电导率为715 S·cm~(-1)。     

固体氧化物燃料电池双钙钛矿阴极材料PrBaCo2O5+δ的掺杂改性

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能受制于阴极的氧还原反应,钴基双钙钛矿氧化物PrBaCo₂O_5+δ具有较高的氧表面交换系数和体扩散系数,是近年来备受重视的阴极催化材料。然而,PrBaCo₂O_5+δ在SOFC中的应用受到热膨胀匹配性差等的制约,为此,大量的工作研究了PrBaCo₂O_5+δ的掺杂改性。本文综述了各种掺杂研究,按照掺杂位置分别总结了Pr位、Ba位、Co位和O位的掺杂元素和掺杂量,结合钙钛矿的容忍因子,讨论了掺杂对PrBaCo₂O_5+δ性能的影响,包括晶体结构、氧的非化学计量δ、电导率、热膨胀系数、氧传输性能和电化学性能等。     

制备方法对Pr0.6Sr0.4FeO结构与性能的影响

采用甘氨酸-硝酸盐、Pechini、柠檬酸-硝酸盐以及尿素-硝酸盐等4种不同的湿化学方法,制备了Pr0.6Sr0.4FeO3-δ复合氧化物粉体.用X射线衍射分析了材料中钙钛矿物相的形成过程及其与中温电解质的化学相容性.用扫描电镜研究了样品的微结构.结果表明不同方法得到的素坯经1 000℃煅烧2 h即形成钙钛矿结构的固溶体.Pechini法制备的非晶产物煅烧后钙钛矿物相的纯度最高.素坯经1200℃煅烧2 h,所得陶瓷体的总气孔率均为43%～49%;体积密度以柠檬酸-硝酸盐法粉体的样品最高,甘氨酸-硝酸盐法最低.在室温到800℃的温度范围内,Pechini法制备的陶瓷体的热膨胀系数为12.15×10-6/K,与电解质Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)及La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)的数值一致.X射线衍射揭示产物与中温电解质SDC及LSGM具有良好的化学相容性.     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ的研究

以聚丙烯酸、柠檬酸和尿素三种复合配体作为络合剂,采用溶胶凝胶法制备成La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ前驱物,经800℃煅烧获得阴极粉体。利用丝网印刷法将LSCN和GDC制备成复合阴极。利用XRD、TEM、ED、SEM、压汞仪和电化学工作等分别对LSCN粉体的物相、结构和电极的形貌、孔结构和电性能等进行了表征。研究结果表明,800℃煅烧获得了颗粒尺寸约为80nm、正交晶型结构的La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ阴极粉体,单电池以含水蒸气的H2为燃料在750℃得到了稳定的电性能。     

固体氧化物燃料电池La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3–δ–Ce0.8Sm0.2O1.9纳米结构复合阴极的性能衰减行为

利用浸渍法制备了以La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3–δ)(LSCF)为催化相、Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)为骨架的纳米结构复合阴极,并将LSCF–SDC复合阴极在600℃保温500 h,随后再用HCl腐蚀,研究了LSCF–SDC纳米结构复合阴极性能衰减的机理。结果表明:LSCF–SDC纳米结构复合阴极在600℃保温处理500 h后,阴极的极化电阻从0.21Ω·cm~(–2)增加到0.25Ω·cm~(–2),增加了19%,对其腐蚀处理后阴极极化电阻降为0.15Ω·cm~(–2),阴极催化活性的降低主要与氧在阴极表面的吸附与解离过程有关;阴极相组成和表观形貌没有明显的变化;保温处理后Sr~(2+)在阴极表面以SrO的形式富集。