CeO2基中低温固体电解质材料研究进展

用稀土或碱土氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)最合适的电解质材料.综述了近年来对以掺杂的CeO2作电解质的SOFC的性能的研究情况,这些电解质材料主要是Ce0.8Sm0.2O1.9,Ce0.8Gd0.2O1.9,Ce0.8Y0.2O1.9等,目前已达到的最好性能是在500 ℃下,以Ce0.8Sm0.2O1.9作电解质的单电池输出功率为403 mW/cm2.CeO2基电解质材料不易烧结,其烧结温度一般在1 300 ℃以上.还对CeO2基电解质材料的一些制作工艺进行了介绍,包括固相反应法,溶胶-凝胶法,热液合成法.     

掺杂氧化铈-碳酸盐燃料电池复合电解质

介绍了用于中低温固体氧化物燃料电池的掺杂氧化铈-碳酸盐复合电解质体系,分析了组成和微结构对材料电导率和输出性能的影响,总结了已提出的多离子传导机理,探讨了材料的多种应用体系。     

ZrO2基固体电解质的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是目前国际上燃料电池领域的研究热点,电解质是SOFC中最关键的元件,提高ZrO2基固体电解质的电导率是SOFC研究的核心的问题之一.从热力学、动力学、理论模型等方面综述了近年来ZrO2基电解质的研究进展,并对实现ZrO2基固体电解质电导率的提高提出了解决问题的路线.     

甘氨酸燃烧法合成复合氧化物及电化学研究

用甘氨酸 硝酸盐燃烧合成法 ,制备镧锶镍复合氧化物的陶瓷粉末。按化学计量比 ,配制甘氨酸与硝酸盐水溶液。将先驱物加热蒸发过量水 ,产生一种粘稠溶液 ,再进一步加热使之自燃并迅速燃烧 ,制得了表面积较大的复合氧化物的陶瓷粉末。通过研究电极制备及测试 ,得到一系列循环伏安曲线。结果表明 :当催化剂与乙炔黑之比为 7∶3时 ,双功能氧电极有最大的催化电流。镍网和La0 .75 Sr0 .2 5 NiO3与乙炔黑组成的电极比镍网和乙炔黑电极有更好的催化活性。并详细讨论了氧还原和氧析出的电化学反应机理。报道了La0 .7Sr0 .3NiO3在充氧和未充氧时的电化学曲线 ,结果表明 :氧电极有双功能催化特性 ,但不是完全可逆。总结了LaxSr1-xNiO3电化学特性 ,当x =0 .1 5、0 .70、0 .75、1时 ,复合氧化物作为氧电极有明显的电催化特性。预测了该复合氧化物的陶瓷粉末在氧还原与氧析出电化学反应时的实际作用。     

Na2SO4掺杂电解质对硫-氧SOFC性能的影响

以Na2 SO4掺杂8％ Y2O3稳定的ZrO2(8 YSZ)为复合电解质,La0.8 Pr0.2 CrO3、La0.7Sr0.3 MnO3分别为阴、阳极催化剂,组装硫-氧固体氧化物燃料电池(SOFC).使用硫蒸气作为燃料,测试了复合电解质的电化学性能.Na2SO4掺杂8YSZ复合电解质能提高SOFC的电化学性能,其中25％ Na2SO4-8 YSZ的性能更好,在700℃时,具有最大开路电压833 mV;760℃时,达到最大电流密度168 mA/cm2;780℃时,达到最大功率密度127 mW/cm2.     

CeO_2基中温复合电解质材料的研究进展

在固体氧化物燃料电池(SOFC)的研究中,实现电池的中温化是近年来研究的热点,而电解质材料在中温范围内的性能优化是实现电池中温化的关键。简述了近年来国内外CeO_2基中温复合电解质材料的研究现状及发展趋势,重点评述了掺杂CeO_2/过渡金属氧化物、掺杂CeO_2/掺杂LaGaO_3、掺杂CeO_2/无机盐以及掺杂CeO_2/Al_2O_3复合电解质为代表的CeO_2基中温复合电解质体系的结构设计、制备、第二相材料对基体电解质材料电化学性能的影响和单电池性能提升的机制,并对复合电解质材料的发展前景进行了展望。     

SOFC电解质薄膜制备技术研究进展

针对固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质薄膜制备技术与电池性能研究进展进行了综述。SOFC是高效率的电源装置,但其效率严重依赖于电解质层的薄膜化。对比分析了目前电解质薄膜制备中使用的干压法、流延法、丝网印刷、浸涂法、溶胶凝胶法、电泳沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂等技术的优劣之处,并探讨了不同制备技术对电池综合性能的影响。     

CeO2基中温电解质材料的掺杂改性

CeO2基材料作为一种很有前景的中、低温固体电解质材料,在具有高的离子导电性能的同时,还要保证具有工作条件下的化学稳定性能,以及很好的烧结性能和机械性能。综述了通过掺杂改性来提高CeO2基电解质材料的电性能、烧结性能和机械性能方面的研究进展,比较了各类掺杂制备方法,并指出液相掺杂中的共沉淀法和均匀沉淀法是目前制备CeO2基电解质材料最有效的方法,最后对CeO2基电解质材料研究的发展方向提出了展望。     

复掺杂钴铁酸盐的制备及性能

用金属硝酸盐,通过柠檬酸法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF)粉末.用热重-差热研究了LSCCF的形成过程.XRD测试表明:前驱体800℃处理3 h,已形成六方钙钛矿结构.样品的电导率随着烧结温度的升高和Ca2 含量的减少而变大,在500～800℃范围内,大于500S/cm,高于固相合成法的电导率最大值100S/cm.XRD和SEM测试表明:样品与电解质Ce0.8Sm0.2O2的化学相容性好.     

固体氧化物燃料电池电解质薄膜制备技术

固体氧化物燃料电池(SOFCs)作为一种高效、清洁、环境友好的能源转换装置受到了人们的广泛关注,但是SOFC的广泛应用还有待于其电解质薄膜制备技术的进一步发展.论述了制备电解质薄膜的主要方法,并对它们进行了分析和比较.讨论了它们各自的优缺点和应用场合.最后,对用于SOFCs的薄膜制备方法进行了评述和展望.     

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。     

Sol-gel法合成La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3,通过热重-差热分析法(TG-DTA)、X射线衍射光谱法(XRD)分析了合成过程,在800℃焙烧2 h得到完整的晶体.通过直流伏安法和交流阻抗法研究了材料的电子电导率和离子电导率;在700℃时,La0.8Sr0.2Co0.5Fe0.5O3的电子电导率和离子电导率分别为386 S/cm和0.001 3 S/cm;La0.8Sr0.2Co0.9Fe0.1O3的电子电导率和离子电导率分别为650 S/cm和0.042 S/cm,能够满足中温燃料电池要求.La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3电极过程是由O2-离子界面反应所控制.     

CeO2改性阴极扩散层对DMFC性能的影响

在常规的阴极扩散层中引入CeO2纳米粒子,通过扫描电镜(SEM)、接触角测试等表征了该扩散层的形貌、元素组成、亲水/疏水性。采用CeO2掺杂的扩散层组装了直接甲醇燃料电池(DMFC)单体电池并进行了性能测试,结果表明,与传统的阴极扩散层相比,该单体电池以2倍化学计量比空气进料,150 mA/cm2电流密度下,放电电压提高了24%。电池极化分析结果表明,该电池性能的改善可能是在低化学计量比空气进料条件下CeO2纳米粒子改善了氧的传质行为。     

La1-xCaxMn1-yCoyO3-δ阴极材料的电性能

降低电池叠堆的运行温度是研究固体氧化物燃料电池的一个重要目的。利用固相反应合成与直流四探针法讨论了复合掺杂阴极材料La1-xCaxMn1-yCoyO3 -δ(LCMC ,x =0 .1～ 0 .4;y =0 .1～ 0 .3 )的合成原料、组分及烧结温度等因素对其电导率的影响。实验发现 ,La0 .8Ca0 .2 Mn0 .9Co0 .1O3 -δ80 0℃时具有最高的电导率 ,而导电表观活化能却最低 ;反应原材料成分及烧结温度越高则导电性能越好。LCMC复合材料的导电机理可以用p型小极子的绝热空隙理论来解释。     

碳酸盐掺杂SDC对ITSOFC性能的影响

用模压法制备基于钐掺杂氧化铈(SDC)和掺杂氧化铈-无机盐复合(CSC)电解质的电池,并在氩气/空气气氛中测试性能.碳酸盐掺杂SDC降低了开路电压(OCV),基于CSC电解质和SDC电解质的电池的OCV盖,由500℃时的0.219 V降至650℃时的0.007 V;在650℃时,基于CSC电解质的电池的最高功率密度比基...     

等离子喷涂结合致密化工艺制备SOFC电解质层

为了利用大气等离子喷涂方法制备高温固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质层,探讨了金属无机盐溶液对电解质层进行致密化处理以提高喷涂电解质层气密性的方法。通过对无机盐分解产物的热分析与X射线衍射分析确定了致密化处理温度,探讨了用一定浓度的无机盐溶液致密化电解质层时,致密化次数对其气体泄漏率的影响。实验结果表明,当致密化处理12次后,涂层气体泄漏率从喷涂态的1.1×10-6cm4·g-1·s-1降低到7.9×10-8cm4·g-1·s-1,能够满足作为SOFC电解质层的要求。测试结果表明由此试制的SOFC单电池的空载电压在高温时接近可逆电压。     

Photocatalytic property of SiO2/TiO2 nanoparticles prepared by sol-hydrothermal process

Silica-embedded nanocrystalline TiO₂ powders were synthesized by sol-hydrothermal process. The influence of the composition of the solvent and the embedded silica content on the phase transition, grain growth and subsequently, on the photoactivity of TiO₂ were investigated. The volume ratio of ethanol to water for the solvent composition was varied from 0.125 to 8 and the mole fraction of silica content was changed from 0 to 0.4, while the condition for hydrothermal reaction was fixed at 250^∘C for 2 hour. With an increase in ethanol content in solvent composition, the crystallite sizes of pure TiO₂ particles decreased from 15 nm to 6 nm and crystal phase changed from rutile/anatase mixed phase to pure anatase phase. Addition of silica to TiO₂ brought about an increase in the photocatalytic activity by suppressing the phase transition from anatase to rutile. Judging from the result of the decomposition of 1, 4-dichlorobenzene, the most efficient catalyst was found to be 0.2 mole fraction SiO₂ embedded TiO₂ prepared with ethanol-rich solvent (the volume ratio of ethanol to water is 4).     

固体氧化物燃料电池研究--10%Cu-Ce0.15Zr0.85O2作阳极材料

以10%Cu-Ce0.15Zr0.85O2为阳极、Pt为阴极和参考电极,组装了固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池并进行了测试,考察了操作温度、甲烷流量等对电池性能的影响,发现提高操作温度以及在阳极材料中添加CeO2可以显著改善电池性能。升高温度,阳极极化曲线中的极限电流密度值随之上升;阳极中CeO2含量为10%时,功率最大值由未加时的4.10 mW/cm2增大至9.76 mW/cm2,对应的电流密度由12.22 mA/cm2增大至35.7 mA/cm2。甲烷的流量对电池开路电位有显著的影响,但当甲烷流量在18 mL/min以上时,其影响已十分微弱。