燃料电池用ZrO_2基电解质的研究进展

掺杂二价、三价阳离子的二氧化锆(ZrO_2)基电解质广泛应用于多种电化学装置系统中,如氧泵、氧传感器和燃料电池等。分别从结构与导电原理、制备方法、导电性能及应用4个方面综述了燃料电池用ZrO_2基电解质的研究进展。着重阐述了高温固相法、溶胶-凝胶法、化学沉淀法、燃烧合成法等在制备ZrO_2基电解质方面的最新研究成果。进一步阐述了ZrO_2基电解质在传感器、燃料电池等方面的应用。     

燃料电池用镓酸镧基电解质的研究进展

掺杂锶离子(Sr~(2+))、镁离子(Mg~(2+))等阳离子的镓酸镧(LaGaO_3)基电解质能广泛应用于多种电化学装置系统中。分别从结构与导电原理、制备方法、电导率及燃料电池应用4个方面综述了燃料电池用LaGaO_3基电解质的研究进展。着重阐述了高温固相法、溶胶-凝胶法、柠檬酸-硝酸盐燃烧法在制备LaGaO_3基电解质方面的最新研究成果,以及LaGaO_3基电解质作为一种优良的中温离子导体,在燃料电池中的应用。     

有机/无机复合电解质及其在SO2传感器中的应用

制备了一种以聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)为基,掺杂物为钨硅酸(silicotungstic acid,STA,SiO2·12WO3·26H2O)和二氧化硅的新型有机/无机复合电解质膜.YIIR及XRD分析表明,STA和SiO2被掺杂进复合电解质中;TGA和DSC分析表明,此种复合电解质膜具有很好的热稳定性,能承受115℃的高温.将复合电解质膜应用于SO2传感器中,传感器电流响应信号与SO2气体浓度有较好的线性关系.这种新型的电解质应用于传感器中,能消除液体电解质传感器易漏液或干涸带来的弊端,具有很好的研究价值.     

以SnO_2纳米颗粒为敏感电极的阻抗型氢气传感器的研究

采用浸渍法在Ce0.9Gd0.1O1.95(CGO)固体电解质骨架中制备敏感材料SnO2,并组装成氢气传感器。利用XRD、SEM对氢气传感器的相组成及微观形貌进行表征,采用IM6e型电化学工作站对传感器气敏性能进行测试。结果表明浸渍法制备的敏感材料SnO2颗粒细小,约为400nm左右;在400~550℃时,传感器阻抗值随氢浓度的增加而减小,且传感器信号与氢气浓度表现出非常良好的线性关系。随着温度升高,传感器的信号响应速度逐渐增加,在550℃、氢浓度为1.0×10-3时,其90%的响应时间为170s。     

质子陶瓷膜燃料电池电解质材料的研究进展

质子陶瓷膜燃料电池作为固体氧化物燃料电池低温工作的一种有效途径而受到了广泛的关注.本文介绍了以高温质子导体为电解质的质子陶瓷膜燃料电池的进展,指出传统质子陶瓷膜燃料电池较差的化学稳定性是阻碍其发展的重要因素.重点评述了近期化学稳定性好的高温质子导体电解质材料的发展以及新的掺杂体系对于经典BaCeO3基质子导体在化学稳定性、电导率和烧结活性等方面的作用,分析了高温质子导体作为电解质材料在质子陶瓷膜燃料电池发展中存在的问题和发展的方向.     

高分子湿度传感器研究进展

湿度是一个重要的物理量,航空航天、计量等许多环境中需要在高温下进行湿度的测量。目前用于低温下测量的湿敏传感器主要有三类:电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器和有机高分子聚合物湿度传感器。高分子湿度传感器现已在气象、纺织、食品加工及蔬菜保鲜等方面广泛应用。本文重点分析了高分子湿度传感器的发展趋势。     

V3TiNi0.56Alx贮氢合金充放电性能和吸放氢性能研究

用自蔓延高温合成法制备了钒基贮氢合金V3TiNi0.56Alx(x=0.1、0.3),用EDXRF、XRD等方法分析了合金的组织成分,并对合金进行了充放电性能和吸放氢性能测试.结果表明:随Al含量增加,合金的最大放电容量和吸氢量均减小,但循环稳定性提高;合金的放氢平台均在0.5MPa附近,随Al含量增加,平台宽度变窄、平台倾斜度增加.     

V3TiNi0．56Alx贮氢合金充放电性能和吸放氢性能研究

用自蔓延高温合成法制备了钒基贮氢合金V3TiNi0．56Alx（x=0．1、0．3），用EDXRF、XRD等方法分析了合金的组织成分，并对合金进行了充放电性能和吸放氢性能测试。结果表明：随Al含量增加，合金的最大放电容量和吸氢量均减小，但循环稳定性提高；合金的放氢平台均在0．5MPa附近，随Al含量增加，平台宽度变窄、平台倾斜度增加。     

Y2O3掺杂ZrO2基电解质材料的离子传导性能及研究进展

纯二氧化锆掺杂了与锆离子半径相近的低价阳离子后,会产生较多氧空穴,可以实现离子导电.其中Y2O3,掺杂ZrO2基电解质材料有着优越的离子传导能力,它已经被广泛的应用到传感器和固体电解质上.介绍了Y2O3掺杂ZrO2基电解质材料导电的机理,简述了YSZ材料以及多元掺杂的ZrO2基电解质材料的研究进展.     

超灵敏氮氧化物传感器的研究

采用高温固相法制备固体电解质NASICON(Na+Super Ionic Conductor),以NASICON为离子导电层,以掺杂碳酸盐的NaNO2为对电极,制作了电流型NO2传感器。实验表明,在NaNO2中掺入BaCO3、SrC03、CaCO3可以改善传感器的气敏特性,其中,SrC03的掺入对灵敏度的提高最为明显,10×10-9NO2的灵敏度为45nA,浓度曲线具有较好的线性,响应时间为30 s,恢复时间为300 s。     

新型氧离子导体La_2Mo_2O_9的研究进展

钼酸镧(La_2Mo_2O_9)是一种新型氧离子导体,具有电导率相对较高,制备温度较低等优点,广泛应用于多种电化学装置系统中。分别从结构与传导机理、制备方法、导电性能及展望4个方面综述了钼酸镧基电解质的研究进展。着重阐述了相变抑制、内耗-温度谱、LPS(Lone Pair Substitution)理论等在钼酸镧基电解质传导机制方面及固相反应法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法等在制备钼酸镧基电解质方面的最新研究成果。同时阐述了钼酸镧基电解质作为一种优良的氧离子导体,在氧泵、浓差电池、燃料电池等方面的性能。     

贮氢合金V3TiNi0.56Crx的充放电性能和吸放氢性能研究

以V2O5、TiO2等原料,用自蔓延高温合成法制备了钒基贮氢合金V3TiNi0.56Crx(x=0.1、0.3),用EDXRF、XRD等方法分析了合金的组织成分,用LK98BⅡ微机电化学分析系统、PCT测试仪分别测试了合金的充放电性能和吸放氢性能.结果表明:随Cr含量的增加,合金放电容量和吸氢量均降低;气态放氢平台的宽度变窄、倾斜度增加;电化学放电平台电压和气态放氢平台压力均增加;循环稳定性提高.     

氢致变色镁基功能薄膜研究进展

氢致变色薄膜是一种新型功能材料,其以具有可逆吸放氢特性的复合薄膜为核心,通过氢化和脱氢实现透明态和反射态之间的转换,对可见及红外波段光谱都具有智能调控性,因而可被广泛应用于智能调光节能窗和氢气传感器等领域。镁具有较高的储氢能力,而且产量丰富,易与多种元素复合,这些优势使得镁基材料在氢能源方面发挥着越来越重要的作用。镁基薄膜器件具有结构简单、响应速度快、光学调控范围广和可持续性强等优点,是目前主要的氢致变色功能薄膜材料。综述了氢致变色镁基薄膜在智能窗和光纤传感器领域的研发过程、变色原理以及复合体系,同时对研究现状中存在的各类问题和改性机制进行了简要分析,并就氢致变色镁基薄膜材料的发展趋势进行了展望。     

浓差电池法用于铝液脱测氢的研究

利用固相反应法制备了纯度较高、粒度较小的CaZr_0.9In_0.1O_3-α质子导体管, 将其作为电解质组装成浓差电池型氢泵和氢传感器, 并对760℃铝液进行了脱氢过程和氢含量的测定, 研究了氢传感器的探头组装方式、参比气体流量和压力等对电动势曲线和阻抗谱的影响, 以及氢泵在改善物理条件下的脱氢效果。结果表明: 倒置式探头的电动势曲线变化较平滑, 约经13 min达到较稳定状态, 其传感性能优于正置式探头; 参比气体的流量或压力增加时, 电动势也将随之迅速增大, 其原因与电动势受Nernst方程控制有关, 反之则减小。同时, 参比气体流量的增加, 会延长电动势达到平衡所需的时间, 并使电极/电解质界面的电荷转移电阻降低。因此, 为了获得快速、准确的测氢结果, 组装传感器时探头应倒置, 并根据气体管路特点, 确定合适的参比气体流量并对其进行精确控制。此外, 实验证明了浓差电池型氢泵在铝液脱氢方面具有可行性和实用价值, 有深入研究的必要。     

聚合物在pH传感器中的应用

综述了聚合物基pH传感器的研究现状:聚合物作为敏感层、衬底或传输基材广泛应用于最常见的光、电流、电位、电导等pH值传感系统;一些非响应性高分子材料既可作为传感器光纤,也可用于荧光染料的固定。重点介绍了pH敏感性高分子的响应机理即pH敏感性高分子如聚电解质、水凝胶、导电高分子、半导体高分子等对pH值变化具有体积、电导率、阻抗、电位、电流等响应,总结了聚合物基pH传感器在真实测量领域的应用并对聚合物基pH传感器今后的研究趋势进行了分析。     

WO3薄膜氢致变色机理的研究进展

WO3有着良好的氢致变色效应,是一种优异的氢敏感材料.对WO3薄膜氢致变色机理的研究有助于研制出更高灵敏度的WO3基氢敏传感器.目前,关于WO3薄膜的氢致变色机理主要有3种模型,即能级模型、价间跃迁模型和色心模型.分别评述了这3种理论,同时结合作者在WO3薄膜氢敏性能方面的实验研究工作,提出WO3薄膜氢致变色机理与钨离子在W6 ～W5 之间的价间跃迁和O离子的化合环境及含量的变化有关.     

高温氢传感器固体电解质管的浆料流变性及低压注射成型

作为质子导体的CaZr0.9In0.1O3-α(CZI10)浆料注射成型是制备管状固体电解质的有效方法。通过测试低压注射成型(LPIM)浆料的粘度并计算出流变特征参数,分析了剪切速率、温度和固体体积分数对浆料成型性能的影响,并对由最优浆料制备的固体电解质管组装的氢传感器性能进行了研究。实验结果表明:在70~90℃条件下,浆料在3~50s^-1剪切速率范围内为假塑性流体,表现出剪切稀化现象,温度越高剪切敏感系数越小,浆料粘度也越小。浆料的相对粘度与固体体积分数关系符合Quemada模型。温度越高、固体体积分数越低时浆料的成型指数越大。固体体积分数为56.4vol.%的浆料具有最小的剪切敏感系数和流动激活能,最适合固体电解质管的成型。该浆料在80℃成型并经脱脂和烧结后制得的固体电解质管质量分布均匀、无成型缺陷。用固体电解质管组装的氢传感器在750℃时对0.5~10vol.%不同氢气浓度气体的响应电动势与氢气浓度对数呈线性关系。     

凝固速度对Ni/Ni3Al基高温合金组织演变及相变行为的影响

Ni/Ni3Al基高温合金因其优异的高温强度、抗氧化性能和抗蠕变能力等优点,被广泛应用于航空航天等领域.简要介绍了凝固速度对Ni/Ni3Al基高温合金中γ′,β相以及碳化物等析出相的组织演变及相变行为的影响,为Ni/Ni3Al基高温合金非平衡凝固的研究开发及组织调控提供借鉴和指导.Ni/Ni3Al基高温合金中γ′,β ...     

以纳米技术制成灵巧的氢传感器

美国能源部阿拉贡实验室正在开发一种灵巧的氢传感器,它使用单壁碳纳米管（SWNTs）可改进燃料电池的效率并使成本降低。研究人员利用高温、低温两步法制成了新的传感器。首先,在大约900℃,以化学气相沉积法在硅衬底上生长SWNTs。其后,SWNTs在150℃的低温下以干转移印刷术移到塑料衬底上。     

3D打印镍基高温合金研究进展

金属3D打印技术依照三维模型进行复杂几何形状构件的制造,可以制造传统制造手段无法实现的复杂结构,已经成为复杂高温合金构件成形的重要技术手段。然而,当采用3D打印工艺制备镍基高温合金构件时,存在原料/能量源/熔池之间的相互作用,并在大温度梯度、极快冷等条件下会进行非平衡凝固,这些特殊的过程决定了3D打印镍基高温合金有着不均匀的微观组织与各向异性的力学性能。现阶段,对增材镍基高温合金微观结构-性能-使役行为的理解比较欠缺,严重限制了其在工业领域的广泛应用。本文讨论了3D打印镍基高温合金的特点;归纳了不同制粉方式、粒径比、粉末成分、缺陷、流动性等粉末原材料特性对3D打印镍基高温合金冶金质量的影响;梳理了3D打印激光能量、扫描速度、扫描间距等工艺参数对镍基高温合金晶粒、析出相及偏析等微观组织的影响;讨论了影响3D打印镍基高温合金拉伸、蠕变及疲劳性能的因素。最后,总结了3D打印镍基高温合金发展过程中面临的问题及可能的对策,提出了一些值得探索的方向。