Al2O3的掺杂浓度对Ce0．8Y0．2O1．9电解质的性能影响研究

利用低温燃烧合成法制备了Al2O3掺杂浓度为0.5%～10%(摩尔分数,以下同)的Al2O3/Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质复合材料。研究了Al2O3掺杂浓度对Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质烧结及电性能的影响。试验结果表明,添加少量的Al2O3可以改善Ce0.8Y0.2O1.9固体电解质的烧结性能,当Al2O3的添加量为0.5%时,电解质粉体具有最佳的烧结性能,1350℃时的相对密度达到99%以上。当Al2O3的掺杂浓度超过其在Ce0.8Y0.2O1.9中的溶解极限时,随Al2O3掺杂量的继续增加,烧结体的相对密度开始下降。阻抗谱结果表明,在溶解极限范围内,Al2O3使Ce0.8Y0.2O1.9的电导率减小,电导活化能增加。Al2O3的掺杂浓度超过溶解极限时,Ce0.8Y0.2O1.9的晶粒电阻不变,由于Al2O3对晶界的"清洁"作用,晶界电阻减小;当Al2O3的掺杂浓度超过5%时,由于Al2O3颗粒对晶界的"阻塞"作用,晶界电阻增加。     

La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ的柠檬酸盐法制备和性能

采用柠檬酸盐法合成了La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF,x=0.05,0.1,0.15和0.2)粉料.TG-DSC分析表明,凝胶在320℃～558℃分解为相应的氧化物.XRD测试表明产物前躯体在800℃下热处理3h就可制备出具有畸变钙钛矿结构的LSCCF粉料.电导率测试表明,随着烧结温度的升高和Sr2+含量的增加,样品电导率变大,其导电活化能变小.在600℃～800℃范围内,LSCCF样品的电导率为102S/cm～103S/cm,能够满足中温固体氧化物燃料电池阴极材料的要求.LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质在800℃下烧结10h后没有新相生成,表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性.     

Ce0.8Sm0.1Gd0.1O1.9电解质的制备及其性能研究

采用共沉淀法合成了Sm、Gd共掺杂CeO2的Ce0.8Sm0.1Gd0.1O1.9（SGC）电解质粉末。研究了工艺条件等对粉末的相组成、结构、颗粒大小的影响。并对SGC烧结体的性能进行了研究。实验结果表明,共沉淀法成功制备出的SGC电解质粉末有良好的烧结性,1 400℃下得到的SGC烧结体的相对密度大于93%。电性能测试表明烧结体在中温范围内具有较高的氧离子电导率。     

稀土电解质Ce0.8Gd0.2O2-δ的制备与性能

采用共沉淀法制备了中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFC）电解质材料Ce0．8Gd0．2O2-δ，并对其进行了性能测试。X射线测试表明，前驱体经1000℃煅烧后得到的粉末为单一的立方萤石结构。SEM测试表明煅烧温度对粉末形貌及烧结体致密度有重大影响，1350℃烧结后烧结体的相对密度能达到96．4％。同时高温阻抗谱表明，该电解质700℃时离子电导率为0．003 S／cm。     

溶胶凝胶-自燃烧法制备Ce_(0.8)Y_(0.18)Fe_(0.02)O_(1.9)电解质材料及其性能研究

采用溶胶凝胶-自燃烧法合成了Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9纳米粉体,通过热重、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和交流阻抗谱等方法对试样进行研究。研究结果表明,采用溶胶凝胶-自燃烧法可直接合成纯相的具有立方萤石结构的固溶体Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9;合成粉体的平均粒径为10 nm~20 nm,具有高的烧结活性,在1400℃的烧结温度下,陶瓷样品的相对密度可达到97%;Ce0.8Y0.18Fe0.02O1.9电解质的离子导电性能良好,在600℃和800℃测试温度下,其电导率分别达到12.38 mS/cm和46.81 mS/cm。     

草酸共沉淀制备超细Ce0.8Sm0.2O1.9工艺优化

掺杂铈基电解质由于具有高电导率用于中温固体氧化物电解质材料.实验采用草酸盐共沉淀法制备20%(摩尔分数)Sm2O3掺杂CeO2(Ce0.8Sm0.2O1.9)氧化物粉末,采用XRD、SEM分析粉末的相结构和颗粒形貌,500℃～1000℃煅烧草酸沉淀物,得到氧化物粉末.XRD分析结果表明,Ce0.8Sm0.2O1.9为立方萤石结构,表明在低温合成了纯相的Sm2O3掺杂CeO2固溶体.激光粒度分析仪分析沉淀反应过程中草酸盐沉淀物和氧化物粉末的粒度分布.通过优化沉淀反应pH值、溶液浓度、添加表面活化剂及沉淀物水洗和干燥处理等制备工艺条件,实现对沉淀反应过程中草酸沉淀物的团聚控制,得到分散良好的亚微米草酸共沉淀物,进一步选择合适煅烧温度,得到亚微米级超细Ce0.8Sm0.2O1.9粉末.     

Ce0.8Sm0.1Gd0.1O1.9电解质的制备及其性能研究

通过凝胶浇注法制备了Sm, Gd共同掺杂的CeO2(SGC)粉末, 将制得的粉末经1400 ℃高温烧结4 h得到相应的SGC电解质烧结体, 并对SGC粉末及相应的烧结体的性能进行了表征. 实验结果表明: 凝胶浇注法制备出了Sm, Gd共同掺杂的纳米CeO2粉末;所得粉末有良好的烧结活性, 1400 ℃下烧结所得电解质材料的相对密度大于94%. 电导率的测试表明, SGC电解质材料在中温范围有较高的电导率, 800 ℃时, 其电导率达到了0.082 S·cm-1, 有望成为中温固体氧化物燃料电池的电解质材料.     

高分子网络凝胶法制备纳米SrCe0.90Y0.10O2.95粉体

丙稀酰胺为单体，N9N^9-亚甲基双丙稀酰胺为网络剂．通过高分子网络法制备固体电解质纳米SrCe0.90Y0.10O2.95粉体．制得粉体粒度范围在31-50nm。利用X-射线衍射测定其结构，通过透射电镜测量其形貌。由红光谱可以得知粉体中的网络剂和单体在450℃以上才能完全分解，通过X-射线衍射可以知道在650℃时主要合成了Ce2Y2O7、Ce2Sr2O5、和CeO2三相，在1000℃时已经基本形成较完整的晶体结构。     

固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-SDC复合阳极性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)阳极粉体。X射线衍射(XRD)分析结果显示,在1000℃下焙烧4 h处理后,粉体为单一的钙钛矿相结构。应用单向压力成型方法、空气中1450℃下烧结8 h制备了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质片,应用丝网印刷方法在SDC电解质两侧分别涂覆La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极和Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC(PSCF-SDC)复合阴极,组成电解质支撑型固体氧化物燃料单电池。扫描电镜(SEM)观察显示,制备的电解质致密,阳极和阴极孔隙大小分布均匀,阳极厚度约为20μm,阴极厚度为10μm。用湿氢气作燃料,在800℃下获得的最大输出功率为232.84 mW/cm2,短路电流为919.84 mA/cm2。为了提高LSCM阳极材料催化活性,阳极中掺入少量SDC构成复合阳极。La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-10%SDC复合阳极的单电池输出功率明显提高,最大输出功率为340 mW/cm2。     

高温固相法制备Sm2O3掺杂La2Ce2O7热障涂层材料

以La2O3、Ce O2和Sm2O3为原料,采用高温固相反应法制备了Sm2O3部分掺杂La2Ce2O7热障涂层陶瓷材料,其化学式为(SmxLa1-x)2Ce2O7.采用X射线衍射法研究了试样的物相结构,并通过对比各实验条件下制备的试样的X射线衍射图谱,对试样的掺杂比例、烧制温度及烧制时间进行了探究.结果表明,所制备试样为萤石结构,当掺杂摩尔比Sm∶La为1∶2或1∶3时试样均能保持良好的相结构,以掺杂摩尔比Sm∶La=1∶2制备的(Sm0.33La0.67)2Ce2O7材料在1600℃下具有良好的相稳定性,且其最佳制备条件为1550℃下烧制10 h,该材料是一种很有潜力的新型热障涂层陶瓷材料.