中温固体氧化物燃料电池新型层状钙钛矿阴极材料Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ(YCBC)阴极材料。采用柠檬酸-硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5+δ(YBC)粉体。X射线衍射结果表明：YCBC粉体在950℃空气中煅烧3 h能够很好地成相,而YBC粉体需要1100℃。电导率测试结果表明：在整个测试温度350～800℃范围内,YCBC的电导率(435～506 S/cm)明显比YBC的电导率(205～323 S/cm)高。使用电化学阻抗谱技术测试了对称电池YCBC/SDC/YCBC和阳极支撑的单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的电化学性能。以H2为燃料气(含体积分数3%水蒸气),空气为氧化剂,650℃时单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的最大输出功率为351 mW/cm2。目前研究表明YCBC是具有潜力的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

中温固体氧化物燃料电池新型层状钙钛矿阴极材料Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ（英文）

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0.8Ca0.2BaCo2O5+δ(YCBC)阴极材料。采用柠檬酸–硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5+δ(YBC)粉体。X射线衍射结果表明:YCBC粉体在950℃空气中煅烧3 h能够很好地成相,而YBC粉体需要1 100℃。电导率测试结果表明:在整个测试温度350~800℃范围内,YCBC的电导率(435~506 S/cm)明显比YBC的电导率(205~323 S/cm)高。使用电化学阻抗谱技术测试了对称电池YCBC/SDC/YCBC和阳极支撑的单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的电化学性能。以H2为燃料气(含体积分数3%水蒸气),空气为氧化剂,650℃时单电池YCBC/SDC/Ni-SDC的最大输出功率为351 mW/cm2。目前研究表明YCBC是具有潜力的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。     

氨基多羧酸配合物前驱体的热分解行为研究

采用氨基多羧酸配合物法合成La2NiO4+δ粉体,利用XRD、TG-DTA、IR、FESEM等测试方法对合成产物进行表征,并探讨氨基多羧酸配合物前驱体的热分解行为。研究结果表明,氨基多羧酸配合物前驱体为非晶态结构,前驱体中DTPA与金属阳离子形成双齿配位结构。配合物前驱体热分解后先形成中间产物(LaO)2CO3和NiO,进一步加热中间产物(LaO)2CO3即分解为La2O3。当热处理温度达到700℃时,合成产物中形成了K2NiF4结构的La2NiO4+δ,但同时还存在少量杂相;经900℃热处理后合成产物形成单一K2NiF4相的La2NiO4+δ,合成粉料的颗粒细小、均匀(~100nm)。     

固体氧化物燃料电池LnBaCo_2O_(5+δ)-La_(10)Si_6O_(27)复合阴极的制备

为探索适于中温条件下使用的固体氧化物燃料电池的阴极材料,利用溶液浸渍法,制备了具有阴极与电解质一体化离子传导路径的LnBaCo2O5+δ-La10Si6O27(Ln=Gd,Sm,Nd)复合阴极。通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了阴极相结构、微观形貌。利用交流阻抗谱对电极的性能进行了研究。结果表明,SmBaCo2O5+δ-La10Si6O27复合阴极在空气中的界面极化电阻最小,700℃为0.518Ω.cm2。     

YBaCo_2O_(5+δ)阴极材料的微观结构和热膨胀及电性能(英文)

研究了层状钙钛矿钴氧化物YBaCo2O5+δ阴极材料的微观结构和热膨胀及电性能.结果表明:YBaCo2O5+δ极材料具有与Ce0.8Gd0.2O2-δ固体电解质相匹配的热膨胀性能,显示出良好的化学和结构稳定性.YBaCo2O5+δ在高温下表现为金属导电特性,100~800℃温度范围内的电导率σ=153~35 S/cm.通过扫描电子显微镜和电子能谱手段,研究了YBaCo2O5+δ/Ce0.8Gd0.2O2-δ复合阴极中离子-电子混合导电相的微观结构.     

LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9复合阴极的电化学性能研究

采用固相反应法合成中温固体氧化物燃料电池的LaBaCoFeO5+δ阴极粉末,研究不同煅烧温度对晶体结构的影响.将等量的LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9电解质粉末通过机械混合和煅烧制备成LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极粉末.研究了复合阴极粉末的化学相容性、粒度分布、热膨胀和电化学性能.结果表明,LaBaCoFeO5+δ固相反应的最佳温度为1200℃,LaBaCoFeO5+δ和Ce0.8 Sm0.2 O1.9之间没有发生明显的反应,复合阴极粉末的中位径D50为2.441μm.LaBaCoFeO5+δ-Ce0.8 Sm0.2 O1.9复合阴极比LaBaCoFeO5+δ阴极组成的单电池在800℃的极化电阻下降了约48.7％,而最大输出功率密度提高了约82.5％,表现出更好的电化学性能.     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷阴极材料

综述了中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）陶瓷阴极材料的研究和发展动态，这些陶瓷材料包括焦绿石结构的A2Ru2O7-δ陶瓷，Ag-YDB(Y2O3dopedBi2O3)复合陶瓷以及具有钙钛矿结构的La1-xSrxCo1-yFeyO3(LSCF)型陶瓷。     

浸渍Gd0.2Ce0.8O1.9对固体氧化物燃料电池La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ阴极铬中毒影响的研究

固体氧化物燃料电池连接体中存在铬元素,会对阴极材料产生毒化作用,严重影响了阴极的电化学性能.采用浸渍法制备了用于固体氧化物燃料电池的La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)-Gd0.2Ce0.8O1.9(GDC)复合阴极,以电化学测试为基础,结合扫描电子显微镜、电感耦合等离子光谱、X射线光电子能谱等...     

固体氧化物燃料电池阴极材料氧缺陷形式及迁移过程第一性原理计算

采用第一性原理方法研究了层状阴极材料LaSrCoO4±δ及PrBaMn2O5+δ的电子结构、缺陷形成能及氧离子迁移能,针对La/Sr、Pr/Ba等A位原子分层有序排列和交替混合排列2种结构,系统地分析了其对电子结构、氧空位及间隙氧缺陷的影响.结果表明:对于LaSrCoO4±δ,La/Sr分层有序排列更利于间隙氧离子的形...     

固溶率因子R对(Pb,Ca,La)(Fe,Nb)O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了 A 位La3+的电荷平衡取代[(Pb0.5Ca0.5)1-xLa2x/3](Fe0.5Nb0.5)O3 和电荷非平衡取代(非化学计量化合物)[(Pb0.5Ca0.5)1-xLax]*(Fe0.5Nb0.5)O3+δ(PCLFN)系统的微波介电性能.研究结果表明, 实际的取代式是[(Pb0.5Ca0.5)1-xLa2x/3+R(1-x)](Fe0.5Nb0.5)O3+δ, 其中R是固溶率因子, 它影响着A位La3+取代陶瓷的微波介电性能.当R＞0时, A位的电荷平衡取代[(Pb0.5Ca0.5)1-xLa2x/3](Fe0.5Nb0.5)O3将增加其介电损耗, x=0.05～0.10时, Qf＜800 GHz.A位的电荷非平衡取代[(Pb0.5Ca0.5)1-xLax](Fe0.5Nb0.5)O3+δ却能改善其微波介电性能, 这是因为过剩的La3+与(Pb,Ca)2+的固溶度能够消除氧空位.当x≤0.02时, 能够形成单相的钙钛矿相, 随着La3+取代量的增加,过剩的La3+将导致形成第二相焦绿石相,且第二相的量正比于过剩的La3+量.介电常数K随x增加而下降是由于焦绿石相随x增加的结果.当 x=0.02～0.075, [(Pb0.5Ca0.5)1-xLax](Fe0.5Nb0.5)O3+δ陶瓷有很好的微波介电性能, 介电常数K＞100, Qf值为5 525～6 105 GHz, 频率温度系数αf为7×10-6～15.7×10-6/℃, 当x=0.10时, Qf值达到极大值6 482 GHz.     

低温自燃烧法合成La2NiO4阴极材料及其性能

以柠檬酸-硝酸盐溶液为前驱体,采用低温自燃烧法合成了具有K2NiF4结构的中温固体氧化物燃料电池La2NiO4阴极材料.研究了影响溶胶和凝胶的形成以及La2NiO4粉体晶相结构的影响因素,确定了最佳的合成条件.研究结果表明:自燃烧产物经1000 ℃煅烧2 h后,形成了平均粒径约为90 nm的单一La2NiO4相.经1300 ℃烧结的La2NiO4在100～800 ℃范围内平均热膨胀系数为13.9×10-6 K-1,在600～800 ℃范围内测得的总电导率为84.5～96.3 S·cm-1.     

新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料的研究

研制兼有优良的导电性能和合适的热膨胀性能的阴极材料是中温固体氧化物燃料电池(SOFC)发展中的关键问题之一。本论文阐述了近年来中温SOFC阴极材料的发展,介绍了新型阴极材料La2NiO4 δ混合导体的合成与制备和性能方面的研究,并对中温SOFC阴极材料的研究方向进行了探讨。     

固体氧化物燃料电池阴极材料La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ的研究

以聚丙烯酸、柠檬酸和尿素三种复合配体作为络合剂,采用溶胶凝胶法制备成La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ前驱物,经800℃煅烧获得阴极粉体。利用丝网印刷法将LSCN和GDC制备成复合阴极。利用XRD、TEM、ED、SEM、压汞仪和电化学工作等分别对LSCN粉体的物相、结构和电极的形貌、孔结构和电性能等进行了表征。研究结果表明,800℃煅烧获得了颗粒尺寸约为80nm、正交晶型结构的La1.2Sr0.8Co0.8Ni0.2O4+δ阴极粉体,单电池以含水蒸气的H2为燃料在750℃得到了稳定的电性能。     

固体氧化物燃料电池双钙钛矿阴极材料PrBaCo2O5+δ的掺杂改性

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种清洁、高效的能量转换装置,其性能受制于阴极的氧还原反应,钴基双钙钛矿氧化物PrBaCo₂O_5+δ具有较高的氧表面交换系数和体扩散系数,是近年来备受重视的阴极催化材料。然而,PrBaCo₂O_5+δ在SOFC中的应用受到热膨胀匹配性差等的制约,为此,大量的工作研究了PrBaCo₂O_5+δ的掺杂改性。本文综述了各种掺杂研究,按照掺杂位置分别总结了Pr位、Ba位、Co位和O位的掺杂元素和掺杂量,结合钙钛矿的容忍因子,讨论了掺杂对PrBaCo₂O_5+δ性能的影响,包括晶体结构、氧的非化学计量δ、电导率、热膨胀系数、氧传输性能和电化学性能等。     

固体氧化物燃料电池阴极材料氧缺陷形式及迁移过程第一性原理计算EI北大核心CSCD

采用第一性原理方法研究了层状阴极材料LaSrCoO_(4±δ)及PrBaMn_(2)O_(5+δ)的电子结构、缺陷形成能及氧离子迁移能,针对La/Sr、Pr/Ba等A位原子分层有序排列和交替混合排列2种结构,系统地分析了其对电子结构、氧空位及间隙氧缺陷的影响。结果表明:对于LaSrCoO_(4±δ),La/Sr分层有序排列更利于间隙氧离子的形成和迁移,对于PrBaMn_(2)O_(5+δ),Pr/Ba交替混合排列更有利于氧空位的形成和迁移。结合电子密度实空间密度分布,进一步分析了不同体系氧缺陷的形成和氧离子的迁移差异的原因,为该材料的研究和优化提供了具体的微观图像。     

四元复合氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)Ni_(0.5)Cu_(0.5)O_3的抗硫性能

以SO2 为毒物 ,采用脉冲中毒方法 ,再以CO氧化反应为探针 ,对三元复合氧化物催化剂La0 .5Sr0 .5NiO3 与La0 .5Sr0 .5CuO3 以及四元复合氧化物催化剂La0 .5Sr0 .5Ni0 .5Cu0 .5O3 等三种催化剂样品的抗硫毒能力、失活曲线、中毒催化剂的再生性能以及毒物残留形态等进行了全面考察和对比分析。实验结果表明四元复合氧化物催化剂La0 .5Sr0 .5Ni0 .5Cu0 .5O3 在SO2 毒物含量是 1 2 2×10 -2 mmol时 ,特别是在高温 (≥ 30 0℃ )条件下 ,具有优异的抗硫性能     

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。     

聚合物辅助燃烧法合成YBa1-xSrxCo2O5+δ纳米粉体

在碱性条件(pH=8～9)下,采用聚合物辅助燃烧法合成了YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)(x=0、0.5)四方相双钙钛矿结构纳米粉体,考察了焙烧温度和保温时间对粉体合成的影响;通过XRD和FSEM对纳米粉体的物相结构和微观形貌进行了表征,并测试了YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)阴极半电池在600～800℃空气条件下的电化学阻抗谱。结果表明,焙烧温度以1 000℃为宜,保温时间对YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)纳米粉体的物相影响较大;YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)纳米粉体颗粒均匀,平均粒径约为100 nm;YBa_(1-x)Sr_xCo_2O_(5+δ)阴极半电池具有良好的电催化活性,表明Sr替代部分Ba可以提高阴极材料的电化学性能。     

双钙钛矿阴极材料SmBaCo_2O_(5+δ)的甘氨酸-硝酸盐法合成及性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(glycine-nitrate process,GNP)合成中温固体氧化物燃料电池(intermediate temperature solid oxide fuel cell,IT-SOFC)的阴极材料SmBaCo2O5+δ(SBCO)。利用X射线衍射仪和扫描电镜对材料的化学稳定性和微观结构进行表征。结果表明:SBCO与电解质Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)的化学相容性良好,电极在1050℃焙烧5h后,SBCO与SDC之间接触良好。SBCO的电导率在500～800℃达到1231～763S/cm。以SDC为电解质,阴极材料SBCO在750℃时的极化电阻为0.073?·cm2。在800℃条件下,当阴极过电位为49mV时,SBCO阴极的电流密度达到172.14mA/cm2,可作为IT-SOFC较为理想的阴极材料。     

La掺杂Ni0.5Zn0.5FeO4铁氧体的制备与微波吸收性能

采用高分子凝胶法制各了Ni0.5Zn0.5LaxFe2-xO4(x=0,0.05,0.1)铁氧体,采用XRD,TEM和HP8510网络分析仪对其结构、形貌、电磁和微波吸收性能进行了研究.结果表明,当煅烧温度为600℃时,立方晶系尖晶石结构的Ni0.5Zn0.5La0.05Fe1.95O4相初步形成,La在尖晶石结构中固溶量有限.与Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体相比,掺杂La的Ni-Zn铁氧体的tanδm值降低,tanδε滥升高.与Ni0.5Zn0.5Fe2O4铁氧体相比,x=0.1样品的吸波性能降低,而x=0.05样品的吸波性能提高,其电磁波反射率小于-10 dB的频宽可达2.7 GHz,最小反射率为-15.6 dB.