制备方法对Pr0.6Sr0.4FeO结构与性能的影响

采用甘氨酸-硝酸盐、Pechini、柠檬酸-硝酸盐以及尿素-硝酸盐等4种不同的湿化学方法,制备了Pr0.6Sr0.4FeO3-δ复合氧化物粉体.用X射线衍射分析了材料中钙钛矿物相的形成过程及其与中温电解质的化学相容性.用扫描电镜研究了样品的微结构.结果表明不同方法得到的素坯经1 000℃煅烧2 h即形成钙钛矿结构的固溶体.Pechini法制备的非晶产物煅烧后钙钛矿物相的纯度最高.素坯经1200℃煅烧2 h,所得陶瓷体的总气孔率均为43%～49%;体积密度以柠檬酸-硝酸盐法粉体的样品最高,甘氨酸-硝酸盐法最低.在室温到800℃的温度范围内,Pechini法制备的陶瓷体的热膨胀系数为12.15×10-6/K,与电解质Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)及La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ(LSGM)的数值一致.X射线衍射揭示产物与中温电解质SDC及LSGM具有良好的化学相容性.     

阴极材料用Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ陶瓷的特性

以Pechini法合成了ABO3型钙钛矿结构的Pr0.6-xNdxCa0.4FeO3-δ(x=01,0.3,0.5)系列稀土复合氧化物粉体.用Fourier变换红外光谱和激光共焦Raman光谱对粉体烧结后样品的化学键及物相进行了表征.用热膨胀仪测定烧结样品的热膨胀系数.通过扫描电镜观察样品用作阴极材料时的微结构及阴极/电解质[钐掺杂氧化铈(samarium-doped ceria,SDC)]复合层的断口形貌.结果表明:1 200℃煅烧2h的样品的主晶相为正交钙钛矿,x=0.3的样品是正交与立方相的混合晶.在室温～1 000 ℃范围内,烧结样品的平均热膨胀系数为12.76x10-6/K,与SDC及La0.8Sr0.2Ga0.85Mg0.15O3-δ(LSGM)电解质的热膨胀系数一致.烧结样品内部孔隙分布均匀,孔隙率约35%,阴极/电解质复合层界面清晰.将复合氧化物粉体和SDC在1 200℃煅烧10h没有检测出第三相.     

Co/Ni掺杂SrTi0.3Fe0.7O3-δ钙钛矿电极材料制备及性能

以Sr Ti_(0.3)Fe_(0.7)O_(3–δ)(STF)为基础,研究了B位Co、Ni掺杂Sr Ti_(0.3)(Fe_(1–x)Co_x)_(0.7)O_(3–δ)(STFC)和Sr Ti_(0.3)(Fe_(1–y)Ni_y)_(0.7)O_(3–δ)(STFN)钙钛矿氧化物的成相过程及其在还原气氛中的结构演变规律,并进一步表征了其用于固体氧化物燃料电池(SOFC)对称电极的电化学性能。结果表明:Co和Fe可以在B位无限互溶,形成Sr Ti_(0.3)Fe_(0.7)O_(3–δ)–Sr Ti_(0.3)Co_(0.7)O_(3–δ)固溶体系;但当Ni替换Fe的比例超过约30%时就会出现明显的Sr_2Fe_2O_5杂相。在还原气氛中,STFC和STFN的结构稳定性随Co或Ni掺杂量的增加而降低,并逐渐由ABO_3结构转变为富AO相的钙钛矿衍生结构,同时伴随着Co基或Ni基金属相的生成。在850℃和加湿氢气燃料下,La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.83)Mg_(0.17)O_(3–δ)电解质支撑SrTi_(0.3)(Fe_(0.9)Ni_(0.1))_(0.7)O_(3–δ)和Sr Ti_(0.3)(Fe_(0.9)Co_(0.1))_(0.7)O_(3–δ)对称电池的最大功率密度分别达到约1.00和0.87 W/cm~2,表现出较好的电化学性能和实用前景。     

La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3的甘氨酸-硝酸盐法合成与表征

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)制备La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3初级粉料, 研究甘氨酸用量对初级产物和热处理产物的晶体结构和显微形貌的影响, 并用直流四探针法测量烧结体的电导率.在286.8～365.7 ℃范围内, 初级粉料中残余有机物和残碳氧化分解.钙钛矿结构La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3在720.9 ℃左右形成.经750 ℃(保温1 h)热处理即可制得单相钙钛矿结构La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3.甘氨酸-硝酸盐法所制粉体颗粒细小, 有轻微烧结现象, 这是由燃烧温度高导致的, 经短时间研磨后团聚状况可得到改善.与固相合成法相比, GNP法所制样品的电导率较高.     

La0.8Sr0.2MnO3涂覆液浓度对La0.8Sr0.2FeO3电极电化学性能的影响

研究了0.005、0.010、0.020、0.035和0.040 mol/L5种不同浓度的La0.8Sr0.2MnO3 (LSM)溶液涂覆La0.8Sr0.2FeO3 (LSF)电极后,其电化学性能的变化.X射线衍射结果表明:LSM和LSF化学相容性好.扫描电子显微镜观察可见:电极的晶粒尺寸和涂层厚度随着涂覆液浓度的增加而增加.电化学阻抗谱表明:在阳极极化条件下,经过0.010 mol/L LSM溶液涂覆处理后的LSF电极表现为最佳的电化学性能,其极化电阻在800℃仅为0.3Ω·cm2.而且无论在阳极极化还是阴极极化处理后,涂覆LSM后的LSF电极的极化电阻,1200 s内都呈现下降的趋势,LSM涂覆后的LSF电极具有一定的抗阳极极化的能力,归因于LSM涂层的良好催化特性.因此,0.010 mol/L LSM溶液涂覆处理后的LSF可以作为固体氧化物电解池的阳极材料.     

固体氧化物燃料电池无钴钙钛矿阴极材料SrFeO3-δ的掺杂改性

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能主要受制于阴极的氧还原反应速率.传统高性能阴极材料以钴基材料为主,其价格昂贵、热膨胀系数大、化学稳定性差等制约了钴基材料的应用.为此,需要大力发展无钴阴极材料,具有钙钛矿结构(ABO3)的SrFeO3-δ基材...     

复合掺杂钙钛矿氧化物La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ阴极的制备和电性能

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池新型复合掺杂阴极La0.6Sr0.4-xCaxCo1-yNiyO3-δ（LSCCN）钙钛矿材料。借助XRD对不同掺杂含量所制备的粉体的成相过程和晶体结构进行了研究。实验结果表明：当x=0.4时,Ca元素已经不能很好的掺入到LaCoO3晶格中去。Ni元素含量较小的情况下,不会影响材料的晶体结构,不过当NiO含量稍有增高,制备的粉体的结构发生了明显的变化,已不再具有钙钛矿型的晶体结构,出现了较强的四方K2NiF4结构的LaSrCoO4衍射峰。将制备的LSCCN粉体掺入一定的淀粉和粘结剂制备成固体氧化物燃料电池（SOFC）的阴极。在空气气氛下使用直流四探针法测量了样品从100℃到800℃的电导率值,发现LSCCN系列材料中保持了钙钛矿结构的阴极片具有很高的电导率值,其中Ca2+和Sr2+掺杂各半的情况下制备的阴极片的电导率值最高。掺入较多的Ca2+或较多的Ni2+不仅影响了材料的单一的晶体结构,并且大大降低了材料的电导率值。     

SOFC阴极材料La0.5Sr0.5Co1-x-yFexCuyO3-δ的制备与性能研究

采用EDTA-柠檬酸联合络合法制备La0.5Sr0.5Co1-x-yFexCuyO3-δ系列阴极材料,利用X射线衍射、扫描电镜、直流四电极法对材料结构与性能进行研究.结果表明,不同组分阴极材料经1 000℃焙烧后均为纯钙钛矿相.阴极材料的致密性、结晶度和粒径随2种元素掺杂量的升高而增加,其中x = 0.5时微观结构较优...     

静电纺丝法制备中温固体氧化物燃料电池阴极用纳米La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.4)Fe_(0.6)O_3纤维

采用静电纺丝技术和溶胶–凝胶法制备了聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)/La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.6O3(LSCF)复合纳米纤维,经过不同温度煅烧处理,获得了具有单晶结构的LSCF纳米纤维,并对纤维样品的煅烧过程、形貌、物相、结构以及电性能进行了表征。结果表明:PVP/LSCF复合纳米纤维中的水分和有机物在达到560℃前已经完全挥发和分解。经煅烧处理,可获得具有斜方六面体结构LSCF。经800℃煅烧后的LSCF纳米纤维的直径主要分布在130～240nm;以LSCF纳米纤维为阴极制备的单电池在750℃工作温度下,其最大功率密度为1.18W/cm2。与用传统溶胶–凝胶法在相同条件下制得的LSCF粉体相比,其单电池的电流–电压–功率性能有显著提高。     

LaNiO3缓冲层厚度对Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15薄膜结构和电性能的影响

利用溶胶–凝胶法在Si（100）衬底上制备了具有（110）取向的LaNiO3薄膜,然后在LaNiO3/Si（100）上制备了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15（Ca0.4Sr0.6BTi）薄膜。研究了LaNiO3缓冲层厚度对Ca0.4Sr0.6BTi薄膜结构和电性能的影响。结果表明,当引入LaNiO3厚度为250 ...     

Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ中空纤维陶瓷膜的制备及其透氧性能

采用改进的溶胶-凝胶法制备了一系列陶瓷粉体Pr1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(x=0.2、0.4、0.6;y=0.2、0.4、0.6、0.8).运用相转化/烧结技术制造出了Pr0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(PSCF6428)中空陶瓷纤维膜.用热分析、X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱等技术对制备的...     

Ag0.9Na0.1(Nb0.6Ta0.4)O3纳米陶瓷粉体的制备与介电性能研究

采用湿化学法合成出组成为(Ag0.9Na0.1)(Nb0.6Ta0.4)O3的复合氧化物,应用TG-DTA,XRD,SEM等分析手段对该陶瓷粉体的制备条件进行了研究.实验结果表明该瓷粉的合成温度为800℃,灼烧时间3h,晶体为六方晶系,平均粒径为34nm.用传统成瓷工艺在1040～1060℃下制得瓷件的介电常数ε >500,损耗角正切tgδ为4.5×10-4.     

La0.7Sr0.3Ga0.6Fe0.4O3-δ氧离子导体材料的制备与表征

以相应的金属氧化物和盐为原料,通过甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成出La0.7Sr0.3Ga06Fe04O3-δ(LSGF)粉末,经压制、烧结后,得到LSGF烧结体试样.采用X射线衍射仪(XRD)对所得前驱体及其煅烧后粉体的相组成进行分析;采用扫描电镜(SEM)及X射线冠电子能谱仪(EDS)对烧结体的微观组织和成分进行了观察,还对烧结体的致密度、电导率和热膨胀系数等进行了测试分析.实验结果表明,甘氨酸-硝酸盐法所制备的前驱体粉末在700℃煅烧5h后可获得具有单一钙钛矿结构的LSGF粉末,其晶粒尺寸在45 nm左右,所制备的LSGF烧结体在400～900℃范围的电导率在3.97～4.42 S·cm-1之间,热膨胀系数在9.2 ×10-6 ～11.12 ×10-6 K-1之间.     

Phase transition and oxygen permeability of Pr0.6Sr0.4FeO3-δ ceramic membrane at high temperature

Perovskite-type Pr_0.6Sr_0.4FeO_3-δ (PSF) material was prepared by the sol-gel method and systematically evaluated as an oxygen transport membrane (OTM). The material was accompanied by a phase transition with the temperature elevated, and the detailed phase evolution process was accurately detected by the high-temperature in situ X-ray diffraction and the thermogravimetric analysis technologies. The phase transition is related to the oxygen vacancy concentration. The effects of phase transition on structural parameter, oxygen permeability, rate-controlling step, and stability were investigated. The high-temperature cubic phase has a higher thermal expansion coefficient than the orthorhombic phase, which is more favorable for the movement of lattice oxygen. Combining experimental results and oxygen permeation model, demonstrated that the phase transition leads to the rate-controlling step changing from bulk diffusion to oxygen interfacial exchange. Furthermore, the high-temperature cubic phase is beneficial to limit the migration of the Sr ions and ensure higher operation stability.     

Sr(Fe(1-x)Nb_x)O_(3-δ)陶瓷系统中非化学计量比参量δ的实验测定

本文描述了利用失重测量和EDTA滴定方法对Sr(Fe_(1-x)Nb_x)O_(3-δ)陶瓷系统当X取不同值时,非化学计量比参量δ的数值进行实验测定的过程和方法。     

La0.8Sr0.2MnO3多孔阴极材料制备及性能研究

采用凝胶注模工艺,以碳为造孔剂制备了开口气孔率为20％～30％的La0.8Sr0.2MnO3多孔阴极材料。结果表明：随着烧结温度的升高,开口气孔率降低,断裂强度升高。为了保证一定的强度和符合要求的气孔率,合适的烧结条件为1100℃下保温4h。在1100℃烧结的样品开口气孔位于三角晶界,中位孔径约为460 nm;而在1200℃烧结样品内部存在很多闭孔气孔。多孔材料的电导率随着温度的升高而升高,由In(σT)-1／T曲线,可得电导活化能Ea为10．18 kJ／mol。     

SOFC阴极材料PrBa0.85Ca0.15CoMO5+δ的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法分别制备出PrBa_(0.85)Ca_(0.15)CoMO_(5+δ)(M=Co,Fe,Mn,Ni,Cu)阴极材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、直流四探针法、热膨胀系数(TEC)测试的手段对样品进行了表征。结果表明:溶胶-凝胶法制备的PBCCM(M=Co,Fe,Mn,Ni,Cu)均为双钙钛矿结构,阴极粉体颗粒小而且分布均匀。在温度400—800℃的测试条件下,PBCCM(M=Co,Cu,Fe)的电导率随着温度的升高而减小,表现出类金属导电机理。掺杂Cu的阴极材料的电导率在400℃最大达到451 S/cm。Mn,Ni,Cu元素的掺杂都能明显地降低PBCCM系阴极材料的热膨胀系数。     

Self-assembled La0.6Sr0.4FeO3-δ-La1.2Sr0.8NiO4+δ composite cathode for protonic ceramic fuel cells

The oxygen reduction reaction at the cathode is an essential process for protonic ceramic fuel cells. Composite cathode materials are commonly used towards the multiple requirements including high surface oxygen activity as well as sufficient electronic and ionic conductivities. In this study, a cobalt-free composite cathode composed of a perovskite La_0.6Sr_0.4FeO_3-δ phase and a Ruddlesden-Popper La_1.2Sr_0.8NiO_4+δ phase is synthesized with a self-assembly technology. The cathode process is mainly controlled by (I) the reduction of adsorbed oxygen atom to O⁻ on the surface and (II) the migration of O⁻ from the surface into the lattice. The former benefits from the high electrical conductivity of La_0.6Sr_0.4FeO_3-δ, and the latter is accelerated by La_1.2Sr_0.8NiO_4+δ attributed to its superior oxygen activity. The one-pot synthesized composite cathode shows an enhanced synergistic effect due to the uniform distribution of the two phases at the nanoscale. The cathode shows the lowest polarization resistances of 0.055 and 0.095 Ω cm² at 700 °C in oxygen and air, respectively. The results show that self-assembled La_0.6Sr_0.4FeO_3-δ-La_1.2Sr_0.8NiO_4+δ nanocomposite is a promising cathode material for protonic ceramic fuel cells.