Gd0.8Sr0.2CoO3阴极的甘氨酸-硝酸盐法制备及性能研究

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,用甘氨酸-硝酸盐法(GNP法)制备了Gd0.8Sr0.2CoO3(GSC)阴极粉体,用X-ray衍射考察了GSC的成相温度.采用丝网印刷法将GSC沉积在(Sm2O3)0.2(CeO2)0.8(SDC)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℃到750℃测量了GSC阴极和SDC电解质之间的界面电阻.结果表明,用甘氨酸-硝酸盐法制备的GSC粉体的成相温度比传统固相法降低了400℃～500℃;700℃时,GSC阴极的界面电阻仅为0.26 Ω·cm2.     

甘氨酸-硝酸盐法合成高烧结活性氧化铈电解质粉体

用甘氨酸-硝酸盐法合成了适用于中低温固体氧化物燃料电池的电解质材料Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9，主要分析了甘氨酸，硝酸根比值对燃烧合成过程、制得粉体结构、粒度和形貌的影响，并对其烧结性能作了评价。     

SOEC多层复合阳极的制备及性能研究

采用共沉淀-共沸蒸馏法合成锶掺杂的锰酸镧(LSM)粉体,在此基础上制备了LSM与钇稳定的氧化锆(YSZ)的复合材料,并研究了该材料应用于固体氧化物电解池(SOEC)阳极的性能.通过XRD、TEM、SEM等手段分析了该材料的化学稳定性及微观结构.通过动电位扫描以及电化学阻抗谱(EIS)研究了该阳极材料的电化学性能.TEM分析显示共沉淀-共沸蒸馏法在减小粉体粒径方面要优于传统的共沉淀方法.SEM结果显示经过1200 ℃,2 h的烧结后,复合阳极与电解质结合紧密,阳极材料内部孔隙均匀,YSZ与LSM两相各自形成连通的网络结构.对不同组成和不同结构的阳极复合材料的电化学性能进行了测试,结果显示多层的阳极结构增加了三相界面(TPB)的长度.     

甘氨酸-硝酸盐法合成高烧结活性氧化铈电解质粉体

用甘氨酸-硝酸盐法合成了适用于中低温固体氧化物燃料电池的电解质材料Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9,主要分析了甘氨酸/硝酸根比值对燃烧合成过程、制得粉体结构、粒度和形貌的影响,并对其烧结性能作了评价.     

碳烟颗粒掺杂铅基复合阳极的制备及电化学性能研究

本文采用一种快速、低成本的方法制得纳米碳材料-碳烟颗粒(C_H),并通过粉末冶金和机械合金化技术制备出铅/碳烟颗粒(Pb/C_H)复合阳极材料,利用纳米碳材料高比表面积和高催化活性等优点,提高铅基阳极的析氧电催化性。使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、循环伏安曲线(CV)和线性扫描伏安曲线(LSV)等测试进行表征。C_H呈疏松的球链状,具有丰富的羰基和羟基功能团,是良好的电子和质子传递载体。随着C_H含量增加, Pb/C_H复合阳极的析氧超电位降低。Pb/1.5 wt.% C_H复合阳极与纯Pb和传统Pb/0.75 wt.% Ag阳极相比,其表观交换电流密度分别提高3和2个数量级。在模拟锌电积条件下,其析氧电位低于铅银合金阳极20 mV,较纯铅阳极降低133 mV,具有优异的析氧电催化活性。     

IT-SOFC复合阳极材料CDC-LSCMCo的制备及性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP法)一次性合成固体氧化物燃料电池复合阳极材料Ce0.8Ca0.2O2-La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5-xCoxO3-δ(CDC-LSCMCo)。XRD、SEM和EDS分析结果表明:1350℃下烧结5h能够得到单一萤石-钙钛矿结构且粒度较小(1μm左右)的复合阳极粉体。电导率的测试研究发现,温度大于750℃时,电导率随Co含量的增加而增大。800℃时,CDC-LSCMCo0.15分别在空气与氢气气氛下的电导率分别为10.5和0.7S·cm-1。SEM和XRD分析表明:CDC-LSCMCo与La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质材料有很好的热与化学相容性,是一种应用前景良好的IT-SOFC阳极材料。     

低温燃烧合成Ce0.8Nd0.2O1.9固溶体纳米粉末

采用低温燃烧合成工艺在甘氨酸-硝酸盐体系中制备出Ce0.8Nd0.2O1.9固溶体纳米粉末,重点考察了甘氨酸与硝酸盐的配比（G/N）以及焙烧温度对粉末特性的影响.通过热重-差示扫描量热分析（TG-DSC）得知,燃烧反应的点火温度为257℃.利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、比表面积仪（BET）及傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对粉末的结构、形貌、成分、尺寸及比表面积进行了分析.结果表明：燃烧反应后直接得到萤石型结构的单相固溶体,晶粒尺寸为8nm-12nm之间，比表向积为38m^2/g～47m^2／g；晶粒尺寸随焙烧温度升高而增加，在800℃下焙烧1h后，可以去除反应残留物质，并使获得的品形更加完整。     

燃烧法制备中温SOFC电解质及其电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉体的方法——硝酸盐-柠檬酸盐燃烧法低温合成中温SOFC所有元件的初始粉体并组装成单电池，电池的电解质材料为Ce0.8Gd0.2O1.9，阴极材料为掺杂一定量固体电解质的La0.6Sr0．4Fe0.8Co0.2O3，阳极材料为固体电解质与NiO的复合材料。单电池的性能测试结果表明：单电池的输出电压和输出电流皆随其运行温度升高而增大，同时单电池的开路电压随温度升高而下降。以Ce0.8Gd0.2O1.9电解质材料为电解质的单电池在750℃的最大输出功率密度约为85mW／cm^2。     

Pb-0.3%Ag/Pb-CeO2复合阳极材料电化学性能

采用双脉冲电沉积,在Pb-0.3%Ag(质量分数,下同)合金基体表面制备了Pb-0.3%Ag/Pb-CeO2复合阳极材料,研究了不同正向脉冲平均电流密度(2~5 A·dm-2)和镀液中CeO2颗粒浓度(0~20 g/L)下制备的复合阳极材料电化性能,在50 g·L-1 Zn2+,150 g·L-1 H2SO4,35℃溶液中测试了阳极极化曲线、循环伏安曲线和塔菲尔曲线,获得了析氧动力学参数、伏安电荷、腐蚀电位和腐蚀电流。结果表明:在正向脉冲平均电流密度为3 A/dm2和镀液中CeO2颗粒浓度为15 g/L下制备的Pb-0.3%Ag/Pb-CeO2复合阳极材料在[ZnSO4+H2SO4]溶液中具有较高的电催化活性,较低的析氧过电位,较好的电极反应可逆性和耐腐蚀性。在[ZnSO4+H2SO4]溶液中,复合阳极材料在测试电流密度500 A/m2下的析氧过电位为1.134V,比Pb-1%Ag合金降低37 mV;腐蚀电流为1.97×10-4 A,明显低于Pb-1%Ag合金,表现出了良好的耐腐蚀性能。     

温度对铂钽复合阳极电化学性能的影响

对铂钽复合阳极在200 mA/cm2的电流密度下进行了恒电流试验,通过测量动电位极化曲线以及电化学阻抗谱,研究了阳极在不同温度海水中的电化学行为,利用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对阳极形貌及成分进行了分析。电化学试验结果表明,铂钽复合阳极能承载较大的电流密度;随温度的降低,法拉第电荷传递电阻增大,阳极电化学催化活性有所下降。SEM分析结果表明,阳极表面有微裂纹,阳极工作时表面有大量气体析出,加速了阳极的溶解。     

相转移分离法制备氧化钇稳定的氧化锆超细粉末

相转移分离法是1种新颖的陶瓷粉末制备方法,能迅速有效地从溶液中分离出高度亲水的氢氧化物沉淀,从而达到液-固分离的目的。本研究首次用该方法制备了8mol%氧化钇稳定的氧化锆(8YSZ)超细粉末。合成的8YSZ粉末具有赝立方结构,平均粒径在20nm～30nm左右。粉末中Na和Cl的含量分别为7.05×10-6和1.414×10-4。工艺中的石油醚可以回收,回收率为80%。可以认为,相转移分离法是1种有广阔应用前景的超细陶瓷粉末制备方法。     

Co掺杂SrTiO_3阳极材料性能研究

通过高温固相合成法制备了SrCoxTi1-xO3,并通过X射线衍射仪、扫描电镜、密度和电导率的测量,系统地研究了掺杂量对Co掺杂的SrTiO3性能的影响,研究了Co掺杂的SrTiO3与电解质材料(YSZ)的兼容性。研究表明,在1500℃还原气氛(5%H2+95%Ar)下,Co在SrTiO3中的掺杂量在10mol%以下。SrCoxTi1-xO3的电导率呈现离子电导的特征,并随着Co掺杂量的增加而减小。SrCo0.05Ti0.95O3与YSZ在1100℃以下可以稳定共存。     

固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料的制备与表征

采用一种改进的均相共沉淀法一缓冲溶液法合成出NiO-Ce0.8Sm0.2O1.9复合粉体,对其相组成和粒度进行了表征.以NiO-Ce0.8-Sm0.2O1.9复合粉体为原料制备出固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料,对其微结构和相关性能进行了测试分析,并与由机械混合NiO-SDC粉体所制备的Ni/SDC材料进行了比较.结果表明,通过缓冲溶液法合成的NiO-SDC粉体具有纳米级粒度,以其制备的Ni/SDC阳极材料比由机械混合粉体所制备Ni/SDC材料的晶粒度和孔隙更为均匀和细小,电导率也更高,且以此为阳极的SOFC单电池表现出更优异的电池性能.     

反应热处理技术制备纳米晶WC-6Co硬质合金复合粉末

对反应热处理技术（高能球磨＋热处理）合成纳米晶WC-6Co硬质合金复合粉末的可行性进行了研究。结果表明，元素粉末经球磨活化后可降低WC的形成温度；在800℃反应热处理时，复合粉末中存在WC和W2C两种碳化物；而高于950℃热处理时，W2C则完全转化为WC相。纳米晶WC-6Co复合粉末中WC的晶粒尺寸随热处理时间延长、温度的升高而增大；在950℃热处理保温30min的条件下可获得WC晶粒尺寸为33．3nm的纳米晶WC-6Co复合粉末。     

热爆反应合成TiC／Al复合材料的试验研究

采用Al－Ti－C系热爆反应台成了TiC／Al复合材料、研究表明,在不同Al含量下,生成TiAl3和Al4C3的起爆温度不同;随着Al含量的增加和起爆温度下降,TiAl2和Al4C3出现的可能性增大,TiC颗粒的尺寸也变大。     

燃烧合成TiB2-Al2O3陶瓷复合粉体及其表征

采用TiB2-Al2O3-Al还原体系，通过燃烧还原技术制备了TiB2-Al2O3陶瓷复合粉体。利用XRD，XPS和SEM技术对合成粉体的相组成、化学组成及宏观组织结构进行了分析。复合粉的显微结构由TEM和HREM进行表征。结果表明，用燃烧合成法在420℃～700℃之间可制得TiB2-Al2O3陶瓷复合粉体。该粉体仅由TiB2和Al2O3两相组成，颗粒分布较均匀。由于TiB2与Al2O3间形成了结合良好的界面，颗粒间彼此能有效地抑制晶粒长大，从而使TlB2-Al2O3陶瓷复合粉的粒径减小，颗粒平均粒度在3μm～5μm之间。     

流延-共烧法制备掺杂氧化铈基阳极／电解质双层结构

采用甘氨酸／硝酸盐（GNP）法合成了具有较高烧结活性的Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9（GYDC）粉体，通过流延-共烧法制备了NiO—GYDC阳极／GYDC电解质双层结构。结果表明：GYDC电解质薄膜经过1400℃保温4h后可烧结致密，说明GNP法制备的GYDC粉体的烧结活性较高；通过流延．共烧法可以成功制备外观完好、平整的NiO-GYDC／GYDC双层结构，满足SOFC的组装要求。