固体氧化物燃料电池中电解质研究进展

从萤石结构型氧化物和钙钛矿结构型氧化物两个方面综述了固体氧化物燃料电池(SOFC)中电解质的研究进展.有关研究表明,掺杂剂的组成和掺杂量以及不同氧化物的结构对固体电解质的电导率和稳定性有着直接的影响.尽管目前已经进行了大量的关于固体电解质电导率促进作用机理的研究工作,但还未形成共识.同时,LaGaO3基钙钛矿型氧化物固体电解质具有广阔的应用前景.     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷电解质

综述了低温固体氧化物燃料电池陶瓷电解质的研究和发展动态。这些陶瓷电解质包括掺杂性的ＣｅＯ２－Ｂｉ２Ｏ３和特种ＡＢＯ３型等陶瓷氧离子导体。     

团聚对中温固体氧化物燃料电池电解质Sm0.15Gd0.05Ce0.8O1.9致密化的影响

采用乙二胺四乙酸（EDTA）-硝酸盐、溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法合成了Sm0.15Gd0.05Ce0．8O1.9（SGDC）纳米粉体，研究了以不同分散方式和分散时间制备的SGDC在各种烧结温度下的致密化行为．为更好地考察团聚对SGDC致密化的影响，本实验引入团聚体系数（Coagulation factor）来具体表征和量化纳米SGDC的团聚程度．结果表明：团聚在烧结过程中，严重阻碍和抑制了SGDC的致密化；在同一烧结温度下，团聚体系数较低的固溶体具有更高的烧结致密度．通过高剪切乳化分散后，SGDC的团聚体系数为1．04时，烧结致密化温度可降低至1300℃．这个温度比以前文献中所报道的1400-1600℃的烧结温度要低得多．通过对团聚的控制，显著改善了SGDC电解质的烧结性能．     

ZrO2基固体电解质型燃料电池的研究现状及发展趋势

综述了ＺｒＯ２基因民解质型燃料电池的研究现状与发展趋势，介绍了现有ＺｒＯ２基固体电解质型燃料电池的构成及常用材料，并展望了市场前景。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高和环境友好的新能源装置.综述了SOFC中固体电解质的研究进展,概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况.稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径.     

低温固体氧化物燃料电池新型CeO2基复合电解质研究

采用一种钐掺杂的氧化铈(SDC)-碳酸盐复合物作为低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质.利用交流阻抗测试400～700℃不同气氛下的导电性能t电解质的电导率在大约500℃发生突变,表明传导机理发生改变;500℃以上电导率随碳酸盐组分增加而增大;还原性气氛下的电导率高于氧化性气氛下的电导率.以不同碳酸盐含量的电解质材料制备阳极支撑型单电池,运行中发现,在阴极和阳极侧均有水产生,说明同时存在氧离子和质子传导.电流-电压特性和功率特性显示,所有复合物电解质均有优于纯SDC电解质的电池性能,其中碳酸盐含量为20wt%时性能最好, 500℃开路电压为1.00V,最大功率密度达415mW·cm-2>.     

CeO2-Y2O3固体氧化物燃料电池的电化学性能

以Ｙ２Ｏ３掺杂的ＣｅＯ２为固体电解质,制备了电解质支撑的固体氧化物燃料电池。测定了Ｈ２－Ｏ２电池的电压－电流密度（Ｖ－Ｉ）和输出功率－电流密度（Ｐ－Ｉ）关系曲线。为抑制ＣｅＯ２基材料的电子导电性的影响,采用溶胶凝胶技术,在阳极与电解质间制备了一层１μｍ厚的ＹＳＺ薄膜,７５０℃时,电池开路电压由０．７３Ｖ上升到０．８２Ｖ,最大输出功率密度从３６ｍＷ／ｃｍ＾２增加到５４ｍＷ／ｃｍ＾２,增大５０％,证明ＹＳＺ阻挡膜确定能改善电池的电化学性能。     

Bi2O3基固体电解质材料研究进展

从Bi2O2的结构和Bi2O3的掺杂研究两方面综述了Bi2O3基固体电解质材料的研究进展.有关研究表明:高电导率所对应的相是δ相,这是由其独特的结构特征所决定的;掺杂离子半径的大小、组成和掺杂量皆对Bi2O3基固体电解质的电导率和稳定性有着很重要的影响.尽管目前Bi2O3基固体电解质的氧离子导电性是所有正在开发的固体电解质中最高的,但是其热稳定性以及离子导电性都还有待于进一步改进.     

固体氧化物电解质燃料电池的材料研究进展

综述了固体氧化物电解质燃料电池(SOFC)的发展及现状,重点从其各部分构成材料的选择及使用性能作了一定程度上的评估和阐述,并提出了以后将要重点研究的几个问题。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高、环境友好和燃料灵活的全固态发电设备,为能源资源的可持续发展提供选择.氧离子在固体电解质中是通过氧空位传导的,即增大氧空位浓度是提高离子电导率的关键,而高离子电导率的电解质材料促进了SOFC发展.综述了固体电解质的离子传输机制和ZrO2基电解质、CeO2基电解质、Bi2...     

平板式 ITSOFC用 Al2O3基压密封材料研究

以Al₂O₃和Al微粉为主要原料, 采用流延成型工艺生产的Al₂O₃基密封材料, 在模拟的平板式ITSOFC密封环境中对材料的密封性能进行测试, 并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试后的材料进行表征. 结果表明, 采用优化的流延成型工艺可以生产出柔韧性良好的Al₂O₃基密封材料. Al₂O₃基密封材料在较小的外加压力下表现出较好的密封性能. Al微粉的加入, 减少了材料中的漏气通道, 增加了漏气通道的弯曲程度, 不仅提升了材料的密封效果, 而且改善了材料的中期稳定性. 采用流延成型含10wt%~20wt%Al微粉的Al₂O₃基密封材料以压密封方式来实现平板式ITSOFC的密封是可行的.     

中温固体氧化物燃料电池阳极基底及负载型电解质薄膜的研制

在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ_０．９Ｓｒ_０．１Ｇａ_０．８Ｍｇ_０．２Ｏ_３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上,研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底;考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律;研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性;采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为２０～５０μｍ的负载型致密ＬＳＧＭ电解质薄膜．研究表明;ＮｉＯ含量为６０％的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布,且比表面积与比孔容积均较大,适合作为ＳＯＦＣ的阳极．随着ＮｉＯ含量的增加,还原后阳极基底的电导率有所增大．其中低ＮｉＯ含量的阳极基底在还原后的初生态,其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大,并由离子导电性转变为金属导电性．而高ＮｉＯ含量的阳极基底,其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小,并从一开始就表现出金属导电的性质．采用无约束烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为粗大的片状晶粒,还原后在晶界处产生裂纹．而采用等静压烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜,表面为细小、形状规则的晶粒, 晶界结合紧密, 且还原后晶界无裂纹出现.     

管状YSZ电解质的制备及其在固体氧化物燃料电池中的应用*

以 8mol %钇稳定化氧化锆 (YSZ)为原料 ,以阿拉伯树胶为分散剂和粘接剂 ,采用改进注浆法制备出长度为 2 2 6～2 60mm、壁厚为 0 .4～ 0 .9mm的致密YSZ电解质薄管。设计并制出带有一定锥度的空芯石膏模 ,研究了球磨时间对成型料浆稳定性的影响 ,烧结温度对YSZ样品致密度的影响。研究结果表明 :球磨时间在 75～ 14 0min的范围内料浆的稳定性较好 ,随烧结温度的升高 ,样品的致密度提高。用这种YSZ薄管制成固体氧化物燃料电池 ,电池的电学性能随温度的升高而明显提高 ,三节电池串联的最大功率为 2 .2W。     

表面活性剂对固相反应制备钴酸镍形貌影响的研究

采用醋酸镍、醋酸钴和草酸，加入不同的表面活性剂，在室温条件下进行固相化学反应，于60℃水浴恒温2d，获得前驱物；经热分析后，610℃分解．用XRD、SEM对热分解产物进行表征，获得了多种不同微观形貌的NiCo2O4复合氧化物．进行了不同聚合度和不同类型的表面活性剂对多种制备体系产物形貌影响的对比实验．实验结果表明，表面活性剂在合成过程中充当了软摸板剂，对产物形貌的构成产生了明显作用．     

室温固相反应制备纳米Co3O4粉体

以硝酸钴和碳酸氢铵为原料,采用室温固相反应首先制备出前驱物碱式碳酸钴,然后将前驱物在250℃分解3h,得到纳米四氧化三钴,用X射线粉末衍射、透射电镜、热分析仪、扫描电镜对产物的组成、大小、形貌及有关性质进行了表征。结果表明获得了平均粒径在13nm,分布均匀、无团聚的纳米粉体。     

聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的研究进展

电催化剂是燃料电池的重要组成部分,也是降低燃料电池成本的关键之一.着重于催化机理,综述了近年来国内外聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的最新研究进展.     

SiO2-CaO-B2O3-Al2O3微晶玻璃在平板式ITSOFC中密封性能的研究

平板式中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的密封材料在工作温度下,与其接触的电池材料应具备以下特性:(1)气密性;(2)尺寸稳定性;(3)热匹配性;(4)化学稳定性;(5)绝缘性.采用SiO₂-CaO-B₂O₃-Al₂O₃系统微晶玻璃制备出一种适用于850℃的密封材料.该材料在850℃保证一定尺寸的前提下,能够与8YSZ电解质和Ni-Cr双极板紧密黏附,热膨胀系数8.9×10^-6)/℃和8YSZ接近,电导率约为10^-8S/cm有良好的电绝缘性能,在O₂和H₂气氛下保温100h没有气体泄漏,且密封后的黏附界面边界分明,元素扩散层厚度<10μm.实验证明该材料适用于ITSOFC 850℃密封.     

锂离子电池正极材料锰酸锂的优化合成

运用动态多重扫描速率法，根据四条不同升温速率下的DSC曲线，计算出在空气气氛下动态合成LiMn2O4过程中的动力学参数，据此提出一个优化的LiMn2O4固相合成工艺，采用固相分段焙烧法制备LiMn2O4正极材料，第一段和第二段的温度分别设在600和830℃。用XRD对合成的粉体材料进行了相结构分析；用恒电流充放电仪对LiMn2O4的电化学性能进行测试，结果表明，合成样品具有良好的尖晶石相结构，在充放电循环时初始放电容量达122mAh／g，同时具备良好的容量保持能力。