LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9复合阴极的电化学性能研究

采用固相反应法合成中温固体氧化物燃料电池的LaBaCoFeO5+δ阴极粉末,研究不同煅烧温度对晶体结构的影响.将等量的LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9电解质粉末通过机械混合和煅烧制备成LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极粉末.研究了复合阴极粉末的化学相容性、粒度分布、热膨胀和电化学性能.结果表明,LaBaCoFeO5+δ固相反应的最佳温度为1200℃,LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9之间没有发生明显的反应,复合阴极粉末的中位径D50为2.441μm.LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极比LaBaCoFeO5+δ阴极组成的单电池在800℃的极化电阻下降了约48.7％,而最大输出功率密度提高了约82.5％,表现出更好的电化学性能.     

中温固体氧化物燃料电池新型层状钙钛矿阴极材料Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ(YCBC)阴极材料。采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5+δ(YBC)粉体。X射线衍射结果表明：YCBC粉体在950℃空气中煅烧3 h能够很好地成相,而YBC粉体需要1100℃。电导率测试结果表明：在整个测试温度350～800℃范围内,YCBC的电导率(435～506 S/cm)明显比YBC的电导率(205～323 S/cm)高。使用电化学阻抗谱技术测试了对称电池YCBC/SDC/YCBC和阳极支撑的单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的电化学性能。以H2为燃料气(含体积分数3%水蒸气),空气为氧化剂,650℃时单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的最大输出功率为351 mW/cm2。目前研究表明YCBC是具有潜力的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新型层状钙钛矿阴极材料Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ（英文）

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ(YCBC)阴极材料。采用柠檬酸–硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5+δ(YBC)粉体。X射线衍射结果表明:YCBC粉体在950℃空气中煅烧3 h能够很好地成相,而YBC粉体需要1 100℃。电导率测试结果表明:在整个测试温度350~800℃范围内,YCBC的电导率(435~506 S/cm)明显比YBC的电导率(205~323 S/cm)高。使用电化学阻抗谱技术测试了对称电池YCBC/SDC/YCBC和阳极支撑的单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的电化学性能。以H2为燃料气(含体积分数3%水蒸气),空气为氧化剂,650℃时单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的最大输出功率为351 mW/cm2。目前研究表明YCBC是具有潜力的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

固体氧化物燃料电池LnBaCo2O5 δ-La10Si6O27复合阴极的制备与研究

利用溶液浸渍法,制备了具有阴极与电解质一体化离子传导路径的新型LnBaCo2O5 δ-La10Si6O27 (Ln=Gd, Sm, Nd) 复合阴极,在此基础上,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了阴极相结构、微观形貌等,并利用交流阻抗谱研究其电化学性能。研究表明此复合阴极表现出比较优异的阴极性能,是一类很有应用前景的中低温固体氧化物燃料电池的阴极材料。     

中温固体氧化物燃料电池YBaCo2O5+δ阴极材料的改性研究

为了提高中温固体氧化物燃料电池层状钙钛矿氧化物YBaCo2O5+δ(YBC)阴极材料的电化学性,通过掺杂和包覆对其进行了改性研究.采用乙二胺四乙酸-柠檬酸络合法合成了YBC和YBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(YBSC)氧化物粉体;采用溶液浸渍法制备了La2NiO4+δ(LN)包覆YBSC的复合阴极La2NiO4+δ...     

中低温固体氧化物燃料电池功能梯度阴极的合成

分别以Sr(NO3)2,Co(NO3)2·6H2O和Sm(NO3)3·6H2O,Ce(NO3)3·6H2O为原料,采用氨基乙酸法和固相合成法制备了Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)和Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)粉体,采用旋涂法在Al2O3基板上制备出了中低温固体氧化物燃料电池复合阴极层,并用X射线衍射仪、能谱仪和扫描电镜对梯度阴极的材料成分和微观结构等进行了分析。结果表明:复合浆料旋涂结合热处理可以有效地在基板表面制备出复合阴极层,且制备的阴极层与基板结合良好;通过使用氨基乙酸法和固相合成法制备的粉末,实现了阴极中晶粒尺度的调控;通过控制浆料中SSC和SDC相对含量获得了组分梯度;控制造孔剂含量有效地实现了孔隙度的调控,从而获得梯度化的固体氧化物燃料电池阴极。     

Ca^2＋掺杂对La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ电解质烧结活性及微结构的影响

用甘氨酸-硝酸盐法（GNP）合成了Ca^2＋掺杂的中温固体氧化物燃料电池电解质粉体La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSCGM）（x=0．02,0．04,0．06,0．08,0．10）。用SEM和XRD等手段对产品的成相过程及微结构进行了表征,用Archimedes排水法进行样品的密度测试。研究结果表明：在La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ体系中引入Ca^2＋可提高粉体的烧结活性,促进坯体的致密化。随着Ca^2＋含量的增加,材料的烧结致密度逐渐提高,x=0．10时相对密度最大。     

以Ni-YSZ和Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3-δ为电极的微管固体氧化物燃料电池的制备及电化学性能（英文）

分别以Ni-YSZ中空纤维为阳极和Sm0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.2O3–δ–Sm0.2Ce0.8O1.9（SSFCu-SDC）为阴极制备了微管固体氧化物燃料电池（SOFC）。利用扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站表征了微管单电池的显微结构与电化学性能。SEM分析表明,采用相转化法制备的Ni-YSZ中空纤维阳极呈特殊的非对称结构,主要由中间海绵状结构和内外两侧的指孔状多孔结构构成。通过真空辅助浸渍涂覆法和与阳极共烧技术在阳极支撑体上制备了致密的YSZ电解质膜和SDC过渡层。分别采用湿氢为燃料和静态环境空气为氧化剂测定了制备的微管单电池在650～750℃时的电化学性能。结果表明,该微管单电池具有高的输出性能,在750、700℃和650℃时的最大功率密度分别可达到485.9、382.7mW/cm2和260.3mW/cm2。     

H2S固体氧化物燃料电池的制备及其性能

采用尿素燃烧法制备La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(记作LSCF,下同)钙钛矿型阴极催化剂前体粉末,经800℃锻烧后具有典型的钙钛矿结构。在400～950℃温度范围内,催化剂具有较高的电导率,满足固体氧化物燃料电池阴极的要求。研究了以H2S为燃料气时,单体固体氧化物燃料电池(CoS-Mo2S)/BaCe0.9-xZrxY0.1O3/LSCF在不同温度下的电化学性能以及脱硫性能。结果表明:电池的最大电流密度、最大功率密度以及对H2S的脱除率均随温度的升高而增大;在反应温度为850℃,燃气流量为50 mL/min的条件下,电池的最大电流密度和最大功率密度分别为39.52 mA/cm2,6.38 mW/cm2;900℃时,H2S的脱除率达72%。     

La0.8Sr0.2Co1-xFexO3结构特征的研究

采用溶胶—凝胶(sol—gel)法制备固体氧化燃料电池(SOFC)阴极材料La0.8Sr0.2Co1-xFexO3(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4),从结构特征进行了研究。利用XRD研究发现,晶格常数a基本保持不变,晶格常数c先减小后增大,这主要和样品中氧的非化学计量比和制备方法有关;根据谢乐公式l=-0.89/λd(2θ)cosθ,随着Fe含量的增加,晶粒尺寸在不断的减小。     

溶胶凝胶法合成La_(0.7)Sr_(0.3)Fe_(0.8)Co_(0.2)O_3影响因素的研究

以合成中温固体氧化物燃料电池阴极La0.7Sr0.3Fe0.8Co0.2O3(LSFC)粉体为研究对象,探讨了PVA改进的溶胶凝胶法合成粉体的影响因素,获得最优实验条件。当pH值=7,柠檬酸与金属离子摩尔比为1.6∶1;PVA与硝酸盐质量比为1∶4时,能够形成形态良好且透明澄清的溶胶,再经12 h的陈化形成凝胶,然后在155℃烘箱中使凝胶膨化制得LSFC前驱体。LSFC前躯体在900℃煅烧2 h后形成晶体结构稳定、粒径分布均匀、具有单一钙钛矿结构的粉体。     

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。     

固体氧化物燃料电池电解质材料 Ce0.8Sm0.2-xCuxO1.9-δ的制备与性能研究

以硝酸铈、硝酸铜、硝酸钐为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ(x=0、0.02、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20),并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗(AC)等技术对样品进行了分析表征.结果表明,采用溶胶-凝胶法经600℃煅烧所得粉体呈现出单相的立方萤石结构,超细粉体Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ具有较高的烧结活性.经1500℃烧结3 h后得到的Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ系列电解质陶瓷,其相对密度均大于95％.电化学性能研究表明,Sm、Cu双掺杂可以提高CeO2基电解质的性能.其中,Ce0.8 Sm0.18 Cu0.02 O1.89电导率最大,在800℃时达到0.06 S/cm,活化能为0.33 eV.     

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。     

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。     

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.     

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...     

钙钛矿型中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ的制备

以硝酸盐为前驱体合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)。用XRD和SEM分析了样品钙钛矿相的形成过程和显微结构,用直流四电极法测试了电解质的氧离子电导率。研究结果表明:经1 450℃煅烧6 h后得到LSGM单相结构,800℃时的电导率为6.8×10-2S.cm-1,高于同温下钇稳定氧化锆(YSZ)样品的电导率,表明LSGM更适合做中温固体氧化物燃料电池(SOFC)的电解质材料。     

EDTA-硝酸盐法制备La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ及其性能

用EDTA-硝酸盐法合成了中温固体氧化物燃料电池的电解质La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ(LSGM).BET法测定了前驱粉体的比表面积.XRD和DTA-TG曲线综合分析了合成过程中的化学反应.热膨胀仪和交流阻抗谱测定了其烧结性能和电化学性能.DTA-TG结果表明粉体在800℃左右开始形成钙钛矿结构,1200℃烧结就可以形成具有完整的钙钛矿结构LSGM样品;XRD表明用该方法合成的LSGM具有纯度高、杂相少等优点;烧结收缩率曲线显示烧结温度比固相法合成低了200℃左右;交流阻抗谱结果计算得到LSGM样品在800℃的电导率为7.5 S/m.     

中温固体氧化物燃料电池Gd1-xSrxCoO3-δ系阴极材料的制备及性能测试

采用甘氨酸-硝酸盐法(the glycine-niwate process,GNP)合成了新型中温固体氧化物燃料电池(intermediate temperature solid oxide fuel cell,IT-SOFC)阴极材料Gd1-xSrxCoO3-δ(x=0～0.5),所合成的初始粉体在800℃下煅烧12h后均形成了钙钛矿结构的单相固溶体.对该体系材料的电导率、界面阻抗进行了系统的研究后发现,Gd0.8Sr0.2CoO3-δ的电导率在600℃时达到了559 S/cm,CJd0.8Sr0.2CoO3-δ与Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)在600℃和700℃ 的界面阻抗分别为0.34 Ω·cm2和0.11 Ω·cm2,活化能为仪98.4 kJ/mol,预示其可以作为IT-SOFC较为理想的阴极备选材料.此外,通过调整Gd0.8Sr0.2CoO3-δ与GDC的比例可以制备出热膨胀系数与GDC电解质匹配、性能良好的Gd0.8Sr0.2CoO3-δ、GDC复合阴极材料.