流延法制备的SOFC阳极及其性能

研究了以流延法成型中温平板式固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)Ni-YSZ阳极基底金属陶瓷,并成功地制备出厚度为200-500μm的该金属陶瓷基底材料.在其中添加不同种类的成孔剂以增加孔隙率.对以该流延工艺制备的素坯及复合陶瓷的性能进行了研究,其中,素坯膜的热烧结性能通过热重-差示扫描分析进行了研究;复合陶瓷基体材料的孔隙率以阿基米德排水法进行了测试;并以扫描电子显微镜观察了其微观形貌.确定了NiO-YSZ基底材料的预烧及成瓷烧结温度范围.随着烧结温度的升高,孔隙率逐渐下降.其中,有机成孔剂和无机成孔剂在造孔性能方面还存在着某些方面的差异.     

固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料的制备与表征

采用一种改进的均相共沉淀法一缓冲溶液法合成出NiO-Ce0.8Sm0.2O1.9复合粉体,对其相组成和粒度进行了表征.以NiO-Ce0.8-Sm0.2O1.9复合粉体为原料制备出固体氧化物燃料电池Ni/SDC阳极材料,对其微结构和相关性能进行了测试分析,并与由机械混合NiO-SDC粉体所制备的Ni/SDC材料进行了比较.结果表明,通过缓冲溶液法合成的NiO-SDC粉体具有纳米级粒度,以其制备的Ni/SDC阳极材料比由机械混合粉体所制备Ni/SDC材料的晶粒度和孔隙更为均匀和细小,电导率也更高,且以此为阳极的SOFC单电池表现出更优异的电池性能.     

阳极组分对热喷涂制备SOFC输出特性的影响

针对传统管状与板块结构SOFC的特点,提出了集两种结构设计的优点为一体的金属陶瓷支撑管状结构SOFC,并采用低成本的火焰喷涂与等离子喷涂制备电池各结构层.采用3种不同成分与结构的阳极探讨了阳极结构对电池输出特性的影响,结果表明,阳极结构对电池运行时的极化产生显著影响,采用小颗粒的NiO与YSZ的复合粉末制备的阳极,可以有效增加阳极的三相界面,从而降低阳极极化,显著提高电池的输出功率密度,1000℃时可达到最大值0.57 W/cm2.这些结果为优化电池阳极结构层的设计与制备提供了依据.     

流延-共烧法制备掺杂氧化铈基阳极／电解质双层结构

采用甘氨酸／硝酸盐（GNP）法合成了具有较高烧结活性的Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9（GYDC）粉体，通过流延-共烧法制备了NiO—GYDC阳极／GYDC电解质双层结构。结果表明：GYDC电解质薄膜经过1400℃保温4h后可烧结致密，说明GNP法制备的GYDC粉体的烧结活性较高；通过流延．共烧法可以成功制备外观完好、平整的NiO-GYDC／GYDC双层结构，满足SOFC的组装要求。     

Ru-Ni-YSZ多维阳极在直接乙醇SOFC的应用研究

采用浸渍-自置换法,以Ru Cl3为添加剂,丙酮为表面活性剂,在阳极支撑SOFC的Ni-YSZ阳极上表面制备纳米Ru功能层,并制备Ru-Ni-YSZ||YSZ||Pd-Ag单电池。通过SEM,TEM,XRD对电极进行表征,发现Ru在Ni-YSZ阳极表面以及内部可以形成多维纳米花状催化层。通过测试不同沉积量和不同温度下纳米Ru层对单电池的电性能的影响。在750℃时,以乙醇为燃料,Ru沉积量为0.6%(质量分数)的燃料达到最高264 m W/cm~2。当Ru沉积量为0.4%时,燃料电池在700,750,800℃时,最大功率分别达到200、261和316 m W/cm2。在开路电压条件下,电池运行15h,没有出现下降和积碳现象。     

流延-共烧法制备掺杂氧化铈基阳极/电解质双层结构

采用甘氨酸/硝酸盐(GNP)法合成了具有较高烧结活性的Ce0.8Gd0.05Y0.15O1.9(GYDC)粉体,通过流延-共烧法制备了NiO-GYDC阳极/GYDC电解质双层结构.结果表明:GYDC电解质薄膜经过1400 ℃保温4 h后可烧结致密,说明GNP法制备的GYDC粉体的烧结活性较高;通过流延-共烧法可以成功制备外观完好、平整的NiO-GYDC/GYDC双层结构,满足SOFC的组装要求.     

燃烧法制备中温SOFC电解质及其电极材料

采用一种新的燃烧合成陶瓷粉体的方法——硝酸盐-柠檬酸盐燃烧法低温合成中温SOFC所有元件的初始粉体并组装成单电池，电池的电解质材料为Ce0.8Gd0.2O1.9，阴极材料为掺杂一定量固体电解质的La0.6Sr0．4Fe0.8Co0.2O3，阳极材料为固体电解质与NiO的复合材料。单电池的性能测试结果表明：单电池的输出电压和输出电流皆随其运行温度升高而增大，同时单电池的开路电压随温度升高而下降。以Ce0.8Gd0.2O1.9电解质材料为电解质的单电池在750℃的最大输出功率密度约为85mW／cm^2。     

La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ系阴极材料的制备与性能研究

采用固相法和EDTA-柠檬酸联合络合法制备了中温固体氧化物燃料电池La0．7Sr0．3Cu1-xFexO3-δ阴极材料，利用直流四探针和交流阻抗技术测试了材料的导电性能和电化学性能，结果表明加入Fe后材料的电导率有所降低，但在高温下仍然具有较高的电导率（〉100 S·cm^-1）。EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样比固相法合成的具有更高的电导率（在800℃时，EDTA-柠檬酸联合络合法制备的试样电导率为255 S·cm^-1，而固相法的为156S·cm^-1。）700℃时的复阻抗测试结果表明Fe的加入降低了La0．7Sr0．3CuO3-δ的极化电阻，其中La0．7Sr0．3Cu0.4Fe0.6O3-δ的极化电阻最小，为2．51Ω·cm^2。     

基于掺杂氧化铈电解质的梯度阴极的制备及其电化学性能

用硝酸盐浸渍法制备了由锰酸锶镧(LSM)、钴酸锶镧(LSC)和氧化钐掺杂氧化铈(SDC)组成的梯度阴极,确定了电极最佳烧结温度为1 000℃.与复合阴极LSM-SDC和LSC-SDC相比,梯度阴极的界面比电阻大大减小,以SDC为电解质,750℃时的比电阻仅为0.06 Ω·cm2.用交流阻抗方法考察了梯度阴极的反应机理,实验表明反应速度控制步骤随反应温度和氧分压发生显著变化.阻抗谱高频弧和低频弧所对应的电极过程,分别可能由氧的解离吸附和气体扩散所控制.结果还表明梯度阴极充分利用了LSM、LSC和SDC的优点,提高了阴极性能,有望成为中温固体氧化物燃料电池的新一代阴极材料.     

燃烧法制备SOFC用Ni/YSZ阳极材料

以Y(NO3)3、Zr(NO3)4、Ni(NO3)2和有机燃料为原料,采用低温燃烧法制备了NiO/YSZ复合粉料,然后于800℃在H2中还原制备了Ni/YSZ阳极材料.研究了燃烧合成过程中氧化物与有机燃料的配比对反应产物的影响.结果表明当氧化物与燃料的比例为23时,低温燃烧后可成功合成结晶充分的NiO/YSZ粉体.对合成粉体的SEM、TEM观察以及制备的Ni/YSZ阳极材料的SEM观察结果表明,低温燃烧合成的NiO/YSZ粉体细小且两相混合均匀,颗粒粒径为0.5 μm～1 μm.与机械混合法相比,采用燃烧法合成粉体,干压成型制备的Ni/YSZ阳极材料,不仅Ni在YSZ基质中分布更均匀,而且金属陶瓷中的两相均形成了连续的网络结构.     

基于不同碳载体的直接乙醇燃料电池阳极Pt基催化剂的制备及性能表征

本文采用活性炭、介孔碳、碳纳米管和石墨烯为催化剂载体,添加CeO2作为助催化剂,用微波辅助乙二醇还原氯铂酸法制备了五组催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)、比表面积及孔径分析仪(BET)及X射线光电子能谱(XPS)等对CeO2及催化剂进行微观结构表征;利用电化学工作站对催化剂进行电化学性能测试。结果表明,以石墨烯为载体并加入CeO2助催化剂合成的催化剂对乙醇的催化氧化具有最佳的活性,稳定性及抗中毒能力,其电化学活性表面积为86.83 m2/g,峰电流密度值为751.03 A/g,且对乙醇催化氧化的活化能最低,1100s时的稳态电流密度值为67.33 A/g。     

Surface Preparation and Porosity in Electrodeposited Nickel

The porosity of electrodeposited nickel has been measured by an autoradiographic technique after the surface of the copper basis had been prepared by a number of different methods. Statistical analysis of the results shows that porosity is independent of the method of preparation.     

锗基锂离子电池负极材料的制备及研究进展

随着便携式电子产品及电动汽车的快速发展,提高锂离子电池能量密度和功率密度的研究日益增多,其中负极材料作为锂离子电池必备部件之一已成为重要的研究方向。商用的石墨负极因理论容量较低限制了其应用,锗具有较高的理论比容量和优异的物理化学性质,成为锂离子电池负极材料的研究热点。本文介绍了不同形貌和组成的锗基纳米负极材料的制备方法以及国内外的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。     

静电纺丝制备铝-空气电池阳极防腐薄膜

目的 研究氧化锌高效防腐薄膜的制备方法及防腐性能,并应用于铝-空气电池,探究薄膜厚度及孔隙率对电池比容量及放电性能的影响.方法 基于静电纺丝方法,制备氧化锌防腐蚀薄膜,采用Zn(NO3)2·6H2O和PAN的混合溶液作为前驱体溶液,在阳极基板上纺丝,经热处理得到氧化锌薄膜.采用XRD、SEM和XPS进行表面形貌表征及化学组成分析,借助电化学工作站和电池测试系统,分析电化学腐蚀行为和放电特性.结果 氧化锌防腐蚀薄膜能够有效抑制铝阳极表面的自腐蚀行为,其腐蚀抑制率受防腐蚀薄膜厚度及孔隙率的影响,腐蚀抑制率随薄膜厚度的增加和孔隙率的减小而增大.8μm氧化锌防腐蚀薄膜的腐蚀抑制率可达87.55％,相比于纯铝阳极铝-空气电池,电池比容量可提高3倍以上.对于小功率密度放电,较厚的防腐蚀薄膜能够提高电池比容量,且不影响电池本身的放电特性;对于较大功率密度放电,须控制薄膜厚度,以达到较好的放电效果.结论 静电纺丝可有效制备抑制铝阳极析氢自腐蚀的氧化锌防腐蚀薄膜,应用于铝-空气电池中,可以显著延长放电时间,提高电池比容量.     

高孔隙率微孔镍的制备及性能

提出了一种烧结后闭孔加工再开孔的策略,通过粉末冶金方法和后续加工处理制备出了高孔隙率的微孔镍材料。采用粒径为1μm的羰基镍粉为原料,研究了烧结工艺参数对多孔镍的孔隙性能和力学性能的影响。结果表明,在400℃烧结温度下,压汞法测得微孔镍的孔隙率为53.7%,平均孔径为612.25 nm。经加工处理后的压汞孔隙率为54.0%,平均孔径为511.37 nm,加工后孔隙结构仍符合应用要求,为多孔镍及其他多孔金属材料的制备开辟了一条新的途径。     

大孔径高孔隙率泡沫铝的制备

采用熔体发泡工艺,用纯铝作原料,氢化钛为发泡剂,金属钙粉为增粘剂,制备出孔结构均匀,孔隙率大于80%,孔径大于4.2mm的闭孔泡沫铝,整个工艺过程控制平稳。探讨了发泡温度、金属钙粉和氢化钛加入量及搅拌时间对泡沫铝结构的影响。结果表明,增粘剂钙粉的加入量为1.5%～2.0%,增粘温度850～860℃,搅拌时间为2.0～2.5 min,发泡剂TiH_2的加入量为1.5%～2.0%,发泡温度为680～690℃,发泡搅拌速度和时间分别为860 rpm和2.0～2.5 min,保温时间4.5～6.0 min时为最佳工艺。     

多孔钛基贱金属阳极的制备

为了研究钛基贱金属阳极体系的反应机理,提高贱金属阳极的使用寿命,实现钛基贱金属阳极体系工业化应用的目的,从工艺和结构的角度研究贱金属阳极制备的方法,研究发现:Sn、Sb氧化物底层的最佳烧结温度为485℃,烧结温度过低或过高都会影响其寿命.在Sn、Sb氧化物底层中,Sn的最佳质量含量为81%,含量过高或者过低,都会使得涂层的寿命减少.外层锰阳极的最佳烧结温度在217℃,寿命最长.多孔钛基体与涂层的结合力更强,比表面积远大于传统的阳极,有较好的电化学催化活性.     

锂离子电池中纳米Cu-Sn合金负极材料的制备与性能研究

将反相微乳液工艺用于制备纳米储锂合金,成功地制备出了具有非晶结构的Cu-Sn合金纳米颗粒,避免了电极的粉化问题,改善了合金负极的循环性能．但纳米合金表面固体电解质膜（SEI膜）的成膜反应造成了较大的不可逆容量．纳米颗粒之间的接触电阻导致了电极导电性较差．实验证明,纳米Cu-Sn合金的颗粒尺寸与电极中导电剂含量的匹配问题对电极的电化学性能有较大的影响,当导电剂含量为40％时,粒径范围在50-60nm的Cu-Sn合金具有最佳的电化学性能。     

电解二氧化锰复合涂层修饰钛基阳极的制备与性能

在电解二氧化锰体系中,使用的阳极板通常具有易变型,电流密度低,电耗高等缺点。为了解决这些问题,文中选用工业纯钛作为基体,二氧化锰和二氧化锡作为复合活性涂层,采用简易的热分解方法制备出钛基复合涂层阳极。通过SEM测试涂层表面形貌,发现该阳极的涂层致密、呈较平整的层状。采用循环伏安曲线测试并计算积分面积和极化曲线对涂层配方进行研究,发现烧结温度为450℃,锡/锰比为6∶4时的阳极性能最优。与铅阳极和铅银合金阳极对比,用该复合涂层阳极电解得到的二氧化锰纯度更高,但其槽压比其它阳极低了约0.2 V左右,电流效率得到了提高,从而节约了电解过程中的能耗。因此,该复合涂层阳极适合做大型电极的阳极板。     

低价铌氧化物电解电容器阳极的研制

采用Nb与Nb2O5固-固反应制备低价铌氧化物粉末,用正交试验法及方差分析对制备低价铌氧化物电解电容器阳极的工艺条件进行了优化。所研制的电容器阳极比容69500μF·V·g-1、损耗11.25%、漏电流(K值)1.8×10-4μA·μF-1·V-1,优于FTa16-300电容器钽粉国家标准(GB/T3136-1995)。