NiO掺杂对4YSZ导电性能的影响

以氧氯化锆、硝酸钇和氯化镍为原料,柠檬酸为络合剂,制备了掺NiO的4YSZ凝胶,将凝胶在500℃煅烧后,压制成圆片状,在1300℃烧结2h得到所需试样;研究NiO的不同掺量对试样的烧结性能、电导率的影响。结果表明掺NiO可提高试样的烧结性能和电导率;当Ni元素为4mol%时,试样相对密度达95.20%,其在700℃的电导率达2.40×10-3S.cm-1。     

SOFC中低浓度干甲烷在Ni/YSZ阳极上的反应

固体氧化物燃料电池(SOFC)趋向于直接使用甲烷天然气为燃料,确定甲烷在固体氧化物燃料电池阳极发生的化学与电化学反应非常重要.以Ni/YSZ为阳极、YSZ板做电解质、LSM为阴极,用涂浆法制作电解质支撑的电池,研究低浓度干甲烷在固体氧化物燃料电池中的反应.改变甲烷浓度、电池工作温度、电解质厚度,用在线色谱测量不同电流密度下,阳极出口气体产生速率.根据阳极出口气体产生速率变化,分析干甲烷在阳极的反应变化.通过氧消耗计算和转移电子数的分析,说明甲烷在电池阳极发生不同类型的反应.电流密度小时,甲烷发生部分氧化反应.电流密度大时,发生氢氧化和CO氧化,部分甲烷发生总反应为完全氧化的反应.部分甲烷发生完全氧化反应的同时,部分甲烷仍发生部分氧化反应,但其反应速率随电流密度增加逐渐降低.甲烷浓度和试验温度增加,甲烷开始发生完全氧化的电流密度增加.     

Fe含量对铝合金阳极合金电化学材料性能的影响

我国现有材料含有大量的杂质,极大地影响牺牲阳极的电化学性能,采用外国的配方技术、利用我国的原材料,生产不出理想的牺牲阳极材料,在众多的杂质元素中,Fe的含量对牺牲阳极材料的电化学性能影响比较大,研究了Fe含量对铝合金阳极合金材料性能的影响,结果表明：(1)如果Fe的含量过量,此时的铝阳极变成阴极性,在牺牲阳极的铝合金材料内部形成大量微电池,从而恶化牺牲阳极材料的电化学性能;(2)生产牺牲阳极选择铝锭原材料Fe的含量在0.10%附近时,呈现优良的电化学性能。     

轧膜成型法制备燃料电池NiO/YSZ多孔阳极材料的研究

以水基轧膜工艺制备出了不同粘结剂含量的NiO/氧化钇稳定氧化锆(YSZ)固体氧化物燃料电池多孔阳极材料。研究了粘结剂含量和制备工艺条件等对多孔阳极微结构和性能的影响。实验结果表明:轧膜坯体的烧结温度对NiO/YSZ阳极烧结体的孔隙率有着决定的影响;为获得较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,轧膜生坯的烧结温度应不超过1450℃。此外,粘结剂含量对轧膜生坯的烧结行为及烧结体的性能也有明显的影响,在相同的烧结温度下,高粘结剂含量阳极烧结体的孔隙率和孔径范围明显高于低粘结剂含量的烧结体,其中,粘接剂含量5%的生坯烧结后得到的NiO/YSZ阳极材料具有较好的综合性能;此外,NiO/YSZ材料还原后所得Ni/YSZ金属陶瓷多孔阳极的电导率随试样烧结温度的升高而升高,随测试温度升高而降低,800℃下的其电导率可达150S/cm。     

一体化SOFC多孔YSZ电极基体性能优化

研究了阳极支撑一体化电池Y_2O_3稳定ZrO_2(YSZ)基体孔隙率对电导率和力学性能的影响,分析了不同孔隙率下YSZ基体的孔结构,优化出最佳孔隙率(65.8%)的YSZ基体。在此基础上,通过浸渍工艺制备了标准尺寸阳极支撑一体化SOFC。测试结果表明,750℃最大功率密度达0.35 W/cm~2。     

NiO含量对加氢裂化催化剂反应性能的影响

采用浸渍法制备WO<,3>含量相同和NiO含量不同的系列加氢裂化催化剂.利用XPS和TEM等对催化剂进行表征,结果表明,引入适量Ni,有利于提高W的硫化度,WS<,2>片晶长度随NiO含量增加而增长,而片晶堆垛层数随Ni含量增加呈现出先增大后减小的趋势.以十二烷为模型化合物评价催化剂加氢裂化性能,结果表明,随着NiO含...     

NiO/YSZ结构NO传感器的敏感特性

制备以Y2O3稳定的ZrO2(yttria stabilized zirconia,YSZ)为固体电解质、NiO为敏感电极的混合电势型NO传感器。用X射线衍射仪和扫描电镜对该传感器进行理化分析,测量其在不同高温和不同NO体积(下同)浓度的气氛中的响应电势,通过电化学阻抗谱分析法研究该传感器的高温阻抗谱特性。结果显示:在500～750℃,该传感器响应表现为与NO浓度的对数呈明显线性关系的负电势,电势幅值和灵敏度均随工作温度的升高而减小。在600℃,阻抗谱形成的半圆弧随NO浓度的增加呈规律性缩小。     

固体氧化物燃料NiO–YSZ/YSZ半电池的冲击力学性能

应用Hopkinson压杆装置,研究了阳极支撑固体氧化物燃料电池片(SOFC)半电池NiO–YSZ/YSZ的冲击力学性能,得到了半电池薄片在不同应变率下的应力–应变曲线,分析了半电池中的应力波传播特性及其应变率效应。结果表明:半电池薄片在冲击载荷下,弹性变形范围很小,塑性屈服极限强度较小,且对应的应变值也较小。在半电池样品的极限强度范围内,随着应变的增大,半电池样品薄片的动态应力–应变曲线的切线模量减小,属于递减硬化材料;半电池中的应力波传播速率减小。随着应变率的增加,半电池薄片的极限强度增大,应变率效应明显。另外,随着波阻抗比的增大,半电池薄片中应力–应变均匀化分布的透射–反射次数随之减小。     

热处理对Al-Zn-Ga-Si铝合金牺牲阳极电化学性能的影响

实验熔炼了Al-Zn-Ga-Si牺牲阳极材料,并采用3种方式对其进行热处理,通过扫描电镜观察微观形貌,借助牺牲阳极电化学性能试验法、电化学阻抗、微区电化学等测试方法研究了3种热处理方式对铝合金牺牲阳极电化学性能的影响。结果表明：热处理试样比铸态试样的电化学性能有所提升,试样熔合度更高,组织更加均匀;同时,固溶处理比退火处理表现出更加优异的电化学性能,阳极微区活化点增多、活化性能加强、腐蚀产物不易附着。     

包裹沉淀法制备Ni/YSZ阳极材料及性能研究

采用共沉淀法在NiO表面均匀地包裹了一层无定形氢氧化锆。在600℃和800℃下煅烧，YSZ包裹层结晶得到20nm左右的立方ZrO2。Ni／YSZ阳极材料主要的微观结构的变化是金属Ni的团聚和粗化。在NiO表面的YSZ层，有效地抑制了Ni的烧结，并防止了Ni的团聚。经过SEM分析，YSZ形成了连续的网络结构，Ni均匀地分布在YSZ网络结构中。     

阳极表面积对生物电化学传感器的性能影响研究

以生物电化学系统(BES)为基础提出了一种BOD水质监测传感器,探究了生物电化学传感器产生的电信号与底物BOD值之间的相关关系,并评估了阳极表面积对其性能的影响。采取循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对其生物活性和电子传递能力进行了讨论,并利用微生物多样性分析其阳极界面上的微生物均匀度和丰富度。研究结果表明,完整碳刷和1/2碳刷传感器的最大电流都达到了1.18 mA,而1/4碳刷的只有0.5 mA。完整碳刷和1/2碳刷传感器在不同时间下的BOD-电流拟合曲线的R²值在3 min时高达0.9, 1/4碳刷在2 min时,R²值达到了0.9以上。完整碳刷、 1/2碳刷和1/4碳刷的负峰电位接近,峰值电流密度逐渐提高。1/2碳刷的微生物菌群分布较为均匀。3种表面积的碳刷阳极都具有较高的传感器性能,其中,1/2碳刷阳极整体利用效率最高。容积为236 m L的BOD监测传感器,利用碳刷作为阳极时,阳极的表面积为1 193.13 cm²比较合适。     

阳极功能层对SOFC单电池电性能的影响

采用水系流延(含双层水系流延)技术流延电解质/阳极(阳极功能层),叠压共烧技术制备大规格阳极支撑型半电池,利用丝网印刷技术印刷LSM-YSZ阴极,经烧成后获得单电池,对比研究了阳极功能层对SOFC单电池电性能的影响。采用SEM、电子负载及电化学工作站对单电池结构和电性能进行了表征。研究结果表明,阴极、电解质、阳极功能层和阳极支撑层之间结合紧密,阳极功能层的结构均匀,平均孔径为1.12μm。在单电池中增加阳极功能层,单电池以H_2+3%水蒸气为燃料气,空气为氧化气在750℃的最大功率密度由0.21W/cm~2变为0.31W/cm~2,极化阻抗由0.98Ω·cm~2降至0.69Ω·cm~2,单电池放电100h后衰减率由6.94%降至2.63%,衰减率降低了62.1%。     

沉淀法制备草酸镍对SOFC阳极电性能的影响

以Ni(NO3)2·6H2O为主要原料,氨水为沉淀剂,采用沉淀法制备草酸镍.以草酸镍作为SOFC阳极材料.通过XRD、DTA-TG、SEM和电化学工作站等测试手段分别对粉体物相、热综合分析及电池的结构与电性能进行了表征.研究结果表明,利用沉淀法制备的粉体为单斜晶系的Ni2C2O4·2H2O,以NiC2O4· 2H2O作为阳极材料,具有很高的催化活性,使得单电池在H2燃料气下750℃的开路电压为1.05V,最高功率密度为1.32W/cm2.     

阳极Ni–YSZ添加CeO2对固体氧化物燃料电池性能的影响

采用直接加入CeO2粉和通过Ce（NO3）3溶液包裹NiO粉2种方式对阳极Ni–氧化钇稳定型氧化锆（yttria stabilized zirconia,YSZ）进行修饰,分别研究其对固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell,SOFC）性能的影响,并与不添加CeO2的电池进行对比研究。以氢气为燃料气、在750℃对单电池进行电性能测试,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和能谱仪对阳极的物相组成和断面形貌进行表征,通过透射电镜观察CeO2对NiO颗粒的包裹形貌。结果表明：通过Ce（NO3）3包裹NiO粉的方法所制备的电池,最大功率密度为0.938W/cm2。其添加的CeO2能有效地阻止Ni颗粒烧结,增强Ni在YSZ网络结构表面的分散,提高电池性能。     

两步法原位制备NiO/N-RGO复合材料及其电化学性能

采用两步法制备了氧化镍/掺氮石墨烯(NiO/N-RGO)复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对样品的形貌和结构进行表征。利用循环伏安、电化学交流阻抗和恒电流充放电测试了复合电极材料的电化学性能。结果表明,线状NiO均匀地负载在N-RGO片层上,呈三维网络结构。NiO/N-RGO复合材料呈现出良好的倍率性能和循环稳定性能。     

碱性体系中硅酸钠对铝阳极电化学性能的影响

为了提高Al的耐蚀性以及活化性能,用线性扫描伏安法、交流阻抗、恒电流放电等方法,研究了在4 mol/L KOH溶液中,添加剂Na2Si O3对铝阳极(99.999%)电化学性能的影响,结果表明:当Na2Si O3质量分数为3.0%时,铝阳极具有较好的活化和缓蚀性能。Al的缓蚀率达52%,且开路电位Eocp负移出现最大值达-1.743 V。在-1.2 V下,Al的电流密度高达102.5 mA/cm2,几乎与Al在4 mol/L KOH中相等。然而,当3.0%Na2Si O3加入到(4 mol/L KOH+饱和Ca(OH)2)时,则Al的缓蚀率达84.3%,且活化程度超过Al在4 mol/L KOH中的情况。     

ZnO对8YSZ电解质材料的烧结性与电化学性能的影响

用机械混合方法,在8%(摩尔分数,下同)Y2O3稳定的ZrO2(8%in mole yttria stabilized zirconia,8YSZ)中添加ZnO量分别为0,1%,2%,3%,4%,在不同温度下常压烧结制备了ZnO:8YSZ电解质。研究了烧结温度和ZnO含量对ZnO:8YSZ样品的烧结性、致密度、弯曲强度和电导率的影响。由ZnO:8YSZ电解质作为支撑组装了单电池,对电池的性能进行测试和评价。结果表明:在8YSZ中添加ZnO能改善8YSZ材料的烧结性,1400℃烧结2h的4%ZnO:8YSZ样品的致密度达99.9%,3%ZnO:8YSZ样品的弯曲强度超过200MPa,获得明显提高。4%ZnO:8YSZ样品在800℃下的电导率达1.68×10-2S/cm。在相同工作条件下,ZnO:8YSZ单电池比8YSZ单电池具有更好的工作性能和更高的效率,以3%ZnO:8YSZ单电池性能最好。     

pH对Ni/NiO复合物赝电容性能的影响

以葡萄糖和六水合硝酸镍为原料,尿素为沉淀剂,在不同pH条件下,通过水热法合成了Ni/NiO复合物。X射线粉末衍射、透射电镜测试表明,在pH值为5.1时,合成的Ni/NiO复合物中Ni占比例较大;而在pH值为8时,Ni/NiO复合物中NiO的含量较多。采用循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱对Ni/NiO复合物的赝电容特性进行测试。结果表明,在pH值为8的条件下合成的Ni/NiO复合物具有较好的电容特性,当电流密度为0.5 A/g时,复合物比电容达631.5 F/g;当电流密度为1 A/g时,复合物经1 000次循环后,容量仍保持初始71%,其库伦效率为98%。     

pH对Ni/NiO复合物赝电容性能的影响

以葡萄糖和六水合硝酸镍为原料,尿素为沉淀剂,在不同pH条件下,通过水热法合成了Ni/NiO复合物。X射线粉末衍射、透射电镜测试表明,在pH值为5.1时,合成的Ni/NiO复合物中Ni占比例较大;而在pH值为8时,Ni/NiO复合物中NiO的含量较多。采用循环伏安法、恒流充放电和电化学阻抗谱对Ni/NiO复合物的赝电容特性进行测试。结果表明,在pH值为8的条件下合成的Ni/NiO复合物具有较好的电容特性,当电流密度为0.5 A/g时,复合物比电容达631.5 F/g;当电流密度为1 A/g时,复合物经1 000次循环后,容量仍保持初始71%,其库伦效率为98%。