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。     

IT-SOFC电解质Ce0.8Sm0.2O1.9的制备与性能

采用柠檬酸硝酸盐法合成出钐掺杂的氧化铈电解质Ce0 8Sm0 2O19(SDC)粉体,XRD结果显示该粉体为单相萤石结构.将粉体干压成型,在1400℃下烧结10 h可得到高致密度电解质.通过烧结实验,分析样品的烧结温度和密度,并测量其热膨胀曲线.以Ce08Sm02O19作为电解质组成单电池,在850℃其最大输出功率密度为106 mW/cm2.     

Conductivity improvement of Ce0.8Gd0：2O1.9 solid electrolyte

Solid oxide fuel cells based on doped ceria electrolytes offer operating temperatures of 600 °C. During recent years much attention was aimed at successful powder preparation with high sinter activity and high conductivity. The properties of ceria electrolyte are very sensitive to impurities introduced during powder and electrolyte fabrication. One of the most successful and commercially available processes for the production of clean powders is based on the addition of several percent metallic cations that will react with impurities and segregate into the triple points of grain boundaries. In this work the results obtained from doping of CGO20 by 2% Ca and prepared by different routes were presented. The way of introducing Ca seemed to play an important role.     

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。     

Gd2O3掺杂ZrO2电解质材料的制备和电性能的研究

用溶胶-凝胶法制备了含10mol％Gd2O3的水合ZrO2,通过喷雾低温干燥、高温煅烧获得10GdSZ粉体,经喷雾制粒得到球状、不团聚、流动性好的粉体。在15MPa压力下压制成陶瓷片。坯片在1350—1600℃温度下烧结,烧结密度达到理论密度的98％。用两探针法测定电解质的电导率。结果表明,制备的10GdSZ电解质材料的电导率,在700℃下达到6．8×10^-1S·cm^-1,适于制作中温固体电解质材料。     

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。     

低温燃烧法制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质固溶体及其烧结性能的研究

采用柠檬酸–硝酸盐低温燃烧合成法,以Ce(NO_3)_3·6H_2O为氧化剂,柠檬酸为还原剂,制备Sm_2O_3掺杂的Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)超细粉体,利用XRD、TG-DSC、FT-IR、SEM及FESEM等手段对制备样品的晶相结构、热分解过程、微观形貌以及团聚情况进行研究.结果表明:柠檬酸与硝酸盐组成的干凝胶自蔓延燃烧点火温度为270.0℃;粉体经600℃焙烧2 h后,形成了单一立方萤石型结构的固溶体,平均晶粒度为18.80 nm.粉体的结晶性能完善,分散性能良好,粒子间仅有微弱的软团聚.将素坯在1 250℃烧结2 h,即可得到相对密度为95.5%的陶瓷烧结体.     

阴极材料La0.7Sr0.2Ca0.1Co1-yFeyO3-δ的微波烧结法制备及性能

以碳酸盐和氧化物为原料,采用微波固相烧结法制备了La0.7Sr0.2Ca0.1Co1-yFeyO3-δ(简称:LSCCF,y=0.1,0.2,和0.4)粉料.借助差示扫描量热-热重分析 (DSC-TG) 、X 射线衍射分析(XRD) 和扫描电子显微镜( SEM) 对LSCCF 粉料的形成过程、晶体结构和粒度形貌进行了研究.实验结果表明, LSCCF粉料的形成过程分为3个阶段--反应原料的变化阶段、LaCoO3 基氧化物形成阶段和LSCCF固溶体形成阶段;适宜热处理制度为1 200 ℃下保温30 min,且制备出的LSCCF粉料为均一的钙钛矿结构.使用直流四极探针法测定了LSCCF样品在空气气氛下的电导率,发现该体系材料的电导率随着烧结温度的升高和Fe2 含量的减少而变大,在500～800 ℃范围内,大于500 S/cm,高于固相合成法的电导率最大值100 S/cm.LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质的混合物在800 ℃下烧结10 h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.     

La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ阳极材料的固相合成及导电性能研究

采用固相法制备固体中温氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM), 用X射线衍射(XRD)分析了LSCM材料中钙钛矿相的形成过程, 直流四探针对合成材料的导电性能进行了研究, 碘量法测定了材料中的非化学计量值. 结果表明: 固相法制备所得到的产物分别在1250和1350 ℃下烧结15 h都能得到单一的钙钛矿相;对LSCM样品导电性能研究表明, 其电导率随温度的升高而增加, 在850 ℃时空气气氛下的电导率可达22.04 S·cm-1;LSCM系列材料的电导率随着氧的非化学计量值的增加而提高. 用丝网印刷方式, 制备以LSCM为阳极, La1-xSrxGa1-yMgyO3-δ(LSGM)为电解质, La1-xSrxCo1-yFeyO3-δ(LSCF)为阴极的单电池, 并对其性能进行测试, 最大功率输出密度约100 mW·cm-2.     

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.     

纳米Ce0.8Gd0.2O1.9-δ粉体的雾化共沉淀合成及表征

以Ce（NO3）3·6H2O和Gd（NO3）3·6H2O为原料, NH4HCO3作沉淀剂, 用雾化共沉淀法合成了Ce0.8Gd0.2O1.9-δ纳米粉体. 用X射线衍射仪、透射电镜和比表面测试仪等分析测试手段, 对所合成粉体的晶形、形貌和粒度等进行了分析表征. 结果表明： 所合成粉体为立方萤石结构, 颗粒呈近球形, 尺寸较小, 粒径大小均匀, 一次粒径在15 nm左右, 且分散性较好.     

Ce0.8Sm0.2O1.9-La9.33Si6O26复合材料的制备与氧离子导电性

为了提高Ce0.8Sm0.2O1.9(CSO)基氧离子导电材料的离子导电性,用2步化学共沉淀法制备Ce0.8Sm0.2O1.9La9.33 Si6O26(CSO-LSO)氧离子导电复合材料.通过X射线衍射分析材料的物相组成,利用扫描电子显微镜观察材料的微观形貌,利用交流阻抗分析测试材料的离子导电特性.结果表明,经300℃煅烧可得到纯相的CSO粉体,平均晶粒尺寸为9.8 nm.在整个测试温度范围内,CSO-LSO复合材料的氧离子电导率比单相CSO提高了10倍以上;700℃时,CSO-LSO复合材料电导率为0.12 S.cm-1,比CSO的总电导率(0.008 6 S·cm-1)提高约14倍.通过分析得出界面效应是提高复合材料电导率的主要因素.     

Study of Sm0.2Ce0.8O1.9 （SDC） electrolyte prepared by a simple modified solid-state method

Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC) electrolyte was prepared by a modified solid state method at relatively low sintering temperatures without any sintering promoters. The phase composition and microstructure of the electrolytes were investigated by X-ray diffraction(XRD) and field emission scanning electron microscopy(FESEM) technologies. A relative density of SDC electrolyte sintered at 1300 oC reached 97.3% and the mean SDC grain size was about 770 nm. Their ionic conductivity and thermal expansion coefficient were also measured by electrochemical workstation and dilatometer. The electrolyte attained a high conductivity of 5×10–2 S/cm at 800 oC with an activation energy of 1.03 eV and a proper thermal expansion coefficient of 12.6×10–6 K–1.     

Study on Rare Earth Electrolyte of Ce_(0.9)RE_(0.1)O_(2-δ) (RE=Pr, Nd, Sm, Gd, Dy)

Thesolidelectrolyteisakeycomponentofsolidoxidefuelcell (SOFC) .Dopedceriaisoneofpromis inghigh conductingsolidelectrolyteinSOFC[1,2 ] .Butitiswell knownthatitisdifficulttosinterdopedceriabysolidstatereactioninair .TheCe0 .9RE0 .1O2 -δelectrolytematerialswerepreparedbythesol gelmethod .Thesinteringtemperatureofthesamplescandecreasetoabout 4 0 0K .Theionicconductivityandlinearthermalexpansionpropertiesofsol gelpreparedCe0 .9RE0 .1O2 -δinawidetemperaturerangewerein vestigated .Thepowder…