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...     

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.     

钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展

钙钛矿结构固体电解质材料由于其优越的导电性能而被人们发现并广泛研究.综述了SOFC中钙钛矿结构固体电解质材料的研究进展,概述了氧离子导体、质子导体、锂离子导体为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况以及湿化学法制备中低温下工作的SOFC电解质材料的主要途径.     

低聚醚/聚氨酯固体电解质的形态及离子导电性能

采用聚氧化乙烯或聚二氧戊环作为增塑剂对分别以聚四氢呋喃（PTHF）和聚己二酸乙二醇酯（EGEGPU）为软段的聚氨酯固体电解质体系进行了共混增塑，并对所得固体电解质体系的形态和离子导电性能进行了讨论，结果表明，低聚醚可以作为增塑剂而有效地改善聚氨酯固体电解质体系的链段柔顺性及聚集形态，从而提高体系的离子导电性能，PEG可以对EGPU固体电解质体系进行有效的增塑改性，其中EGPU132－PEG600－12的离子电导率在室温下可以达到10^-5S/cm以上；PDXL对EGPU固体电解质增塑改性效果较差，但是PDXL是PTHFPU固体电解质体系的有效的增塑剂。     

固体氧化物燃料电池的电解质及电极材料的电导率研究方法

论述了晶体材料,重点是固体氧化物燃料电池组件的导电机理,介绍了影响电导率的几个因素。针对不同的电解质和电极材料,讨论了几种常用的测量电解质和电极总电导率、电子电导率以及离子电导率的方法,并指出在测量中需要注意的问题。     

具有钙钛矿结构的SOFC用电解质材料的最新研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是20世纪80年代迅速发展起来的新型发电技术,能量转换效率可高达70%～80%,被称为21世纪最有前途的绿色能源.主要介绍了固体氧化物燃料电池所用钙钛矿结构电解质材料的研究进展,集中讨论了LaGaO3系、(Ba,Sr)CeO3系和PrGaO3系的结构特性、制备方法、电学性能和应用前景.固体氧化物燃料电池钙钛矿结构电解质材料的发展趋势是:对基质材料进行二元或多元掺杂以形成综合性能更优的复合氧化物;研究和开发与之相适宜的电极材料;进一步提高固体燃料电池的稳定性和能量转换效率.     

锂离子二次电池固体电解质材料发展现状及展望

简述了锂离子二次电池的发展、组成及工作原理。重点介绍了锂离子二次电池中聚合物电解质分类,导电原理、性能以及发展方向。作为新型锂离子电池的电解质材料,聚合物电解质的性能较液体电解质有更大的发展潜力。     

铈基固体电解质的燃烧法制备及其导电特性

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备出(CeO2)1-2x(Sm2O3)x前驱体粉末(SDC),并通过压片,1100℃烧结制备出SDC薄膜,相对密度为98.7%.前驱体粉末的XRD显示,G/M=0.5～3.0时均可制备出具有萤石立方体结构的粉末,TEM观察其粒径大小约为30～40nm.以四探针电极法测定固体电解质电导率σ发现,GNP法制备的SDC固体电解质在800℃时σ=0.0484S·cm-1,比Sol-gel法制备的电导率高.     

Li2O烧结助剂对固体氧化物燃料电池LSGM电解质烧结特性及离子电导率的影响

本工作研究了Li₂O作为烧结助剂对固体氧化物燃料电池La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ (LSGM)电解质烧结行为的影响规律, 系统表征了烧结助剂含量和烧结温度对LSGM烧结体的致密度、微观组织结构、相组成以及离子电导率的影响。研究结果表明, Li₂O烧结助剂不仅可显著降低LSGM电解质的完全致密化烧结温度, 还可以消除电解质粉体中原有的LaSrGa₃O₇杂相, 并且抑制常规烧结过程中易于产生的MgO杂相, 从而获得较高离子电导率的LSGM块体。当Li元素添加量为摩尔分数1%时, 在1400 ℃烧结4 h 获得的LSGM烧结体, 其体密度达到理论密度的99% 且为单一的钙钛矿结构。烧结体的离子电导率在800 ℃测试温度下达到最大值0.17 S/cm, 相比未添加烧结助剂的试样提升20%以上。上述结果表明, 通过添加适量的Li₂O作为烧结助剂对制备用于中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFCs)高离子电导率的电解质具有重要意义。     

固体氧化物燃料电池材料的研究进展

对固体氧化物燃料电池关键组件的研究现状及对材料的要求进行综述,并展望了固体氧化物燃料电池的发展前景。     

双掺杂铈基电解质材料的研究

主要针对掺杂Zr4+的CeO2基电解质材料进行研究,并引入了第二种掺杂离子Sc3+,以期望能进一步改善其电性能。分析了该两种元素不同掺杂比例对电解质的电导率、微观性质及热过程的影响,并对产生这些差异的原因进行了初步探讨。采用固相法制取双掺杂的CeO2基电解质粉体,并对其最佳条件做了详细的分析。实验结果表明:在微观性质方面,经XRD分析可知,Sc3+改善了ZrO2在CeO2的固溶情况;在电性能方面,应用交流阻抗谱法分析了双掺杂的CeO2基电解质,可知其电导率有一定程度的提高,并得出Sc3+∶Zr4+∶Ce4+在摩尔比为5∶25∶7时活化能最小,电导率最佳。     

中温固体氧化物燃料电池材料的研究进展

中温化是固体氧化物燃料电池的发展趋势之一.阳极材料、阴极材料、固体电解质材料和连接材料的性能对整个固体氧化物燃料电池的性能有着十分重要的影响.综述了中温固体氧化物燃料电池各组件对材料的要求及其研究现状,并提出了中温固体氧化物燃料电池在其材料方面的一些有待解决的问题.     

过渡金属元素掺杂对Sm0.1Ce0.8Ca0.1O1.9电解质材料性能的影响

采用柠檬酸-硝酸盐燃烧法制备了Sm0.1Ce0.79Ca0.1M0.01O1.9(M=Fe、Co、Ni)及未掺杂的Sm0.1Ce0.8-Ca0.1O1.9电解质粉体,将干压成型后的素坯于设定温度下烧结得到电解质陶瓷片,利用XRD和SEM分别对样品的物相和微观结构进行了表征,得到一些可以参考的研究结果。结果表明,经700℃热处理3h后的粉体以及1250℃高温煅烧的陶瓷体,均呈现单一的立方萤石相结构。SEM显示,过渡金属掺杂的3个样品素坯经过1250℃烧结5h后已经致密,阿基米德排水法测定其相对密度均在95%以上,表明Fe、Co、Ni的掺杂对改善SDC基电解质材料的烧结活性有明显的作用,Fe、Ni元素的添加对材料的电导率无明显影响。     

固体氧化物燃料电池电解质10Sc1CeSZ的固液复合合成方法研究

结合当前国内外关于固体氧化物燃料电池电解质10Sc1CeSZ合成技术的研究现状,提出了一种新颖的合成方法,即固液复合法(SLM),这种方法具有低成本和环境友好的特点,表现出良好的应用潜力。主要考察了氧化锆比表面积对粉体晶体结构的影响,并探讨了该方法的主要合成机理。结果表明,氧化锆比表面积大于60m2/g时可以获得纯的立方相粉体。与传统的共沉淀合成法相比,SLM法合成的粉体具有更好的微结构和烧结性能、电解质性能。烧结后的电解质片的电导率在10Sc1CeSZ电解质中处于较高水平,在800℃时达到了0.14S/cm。     

含聚氧乙烯接枝共聚物－盐络合物的离子导电

研究了３种以聚环氧乙烷（ＰＥＯ）为支链的规整接枝共聚物（分别简写为；ＰＳ－ｇ－ＰＥＯ、ＰＭＭＡ－ｇ－ＰＥＯ、ＰＭＡ－ｇ－ＰＥＯ）与盐形成络合物的单阳离子的导电性能。作为一种新型的高分子固体电解质材料，该类络合物的离子导电率与接枝共聚物主链结构的种类、支链ＰＥＯ的分子量及含量、盐的种类及浓度有关。ＰＭＡ－ｇ－ＰＥＯ与盐形成的络合物具有良好的成膜性能和离子导电行为，其室温导电率接近１０－４Ｓ·ｃｍ－１，１００℃时可达１０－２Ｓ·ｃｍ－１，是理想的聚合物电解质材料。     

PEG基复合固体电解质与Al的阳极键合性能研究

为了探究PEG基固体电解质与金属的阳极键合性能,本文以聚乙二醇(PEG)为基体,引入LiClO4提供导电粒子,并采用纳米颗粒(CeO2、SiO2)对其络合物进行改性,制备了PEG基复合固体电解质(PEG)10LiClO4-SiO2和(PEG)10LiClO4-CeO2,研究了其与铝的阳极键合性能.通过交流阻抗、X射线衍...     

EDTA-柠檬酸络合法制备(Ce0.8Y0.2-xNdxO1.9)0.99（ZnO）0.01电解质材料及其性能研究

采用EDTA-柠檬酸联合络合法制备了(Ce0.8Y0.2-xNdxO1.9)0.99(ZnO)0.01(0≤x≤0.2)系列电解质试样.通过热重、X射线衍射、扫描电镜、热膨胀测试和交流阻抗谱等方法对试样进行分析,着重研究了Y/Nd掺杂配比对CeO2基电解质材料电性能的影响.结果表明:采用EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样均为单一的立方萤石型结构;添加1mol%的ZnO,在1350℃下能得到较为致密的(Ce0.8Y0.2-xNdxO1.9)0.99(ZnO)0.01系列电解质陶瓷片,其中(Ce0.8Y0.05Nd0.15O1.9)0.99(ZnO)0.01电解质试样表现出最高的离子电导率,其在750℃测试时的离子电导率为58.79 mS/cm;所有试样的热膨胀系数在(11.83~12.30)×10 6/K之间.     

Sr、Mg掺杂LaGaO3固体电解质材料的离子导电性研究

采用固态反应法制备了Sr、Mg掺杂的LaGaO3固体电解质材料，研究了不同Sr、Mg掺杂量对LSGM材料的导电性的影响．结果表明，随Sr、Mg掺杂量的增加，LSGM材料的电导率开始增加，达到最大值后，逐步降低，LSGM1520和LSGM2015具有最高电导率，此时材料由单一的立方相组成；LSGM材料的离子电导率随测试温度的升高而增加，ln（σT）与1／T关系曲线呈现两段不同斜率的直线，交点温度为T^＊，当测试温度低于T^＊时，氧离子迁移激活能大于温度高于T^＊的激活能．     

Ga取代Mn对固体氧化物燃料电池阳极材料La_4Sr_8Ti_(11)Mn_(1-x)Ga_xO_(38-δ)微结构、性能的影响

采用球磨-高温固相法合成固体氧化物燃料电池阳极材料La4Sr8Ti11Mn1-xGaxO38-δ(x=0、0.25、0.50、0.75),并研究Ga取代量对该系列材料(LSTMG)的晶体结构、热膨胀系数(TEC)、电子电导率的影响规律。研究结果表明,随着Ga取代量的增加,LSTMG的晶格常数逐渐减小,电子电导率先增加后降低,热膨胀系数呈现先降低后增加的趋势。当x=0.50时,该系列材料具有较好的综合性能。