氧化锆基复合电解质材料研究

用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了Bi2O3p/ZrO2复合电解质材料,研究了Y元素不同掺量对电解质材料的物相,密度和导电率的影响.结果表明掺Y元素可促使立方相ZrO2稳定、增加试样的密度和电导率.当Y元素掺量为20mol%时,试样的物相为立方相ZrO2,试样的密度达5.48g/cm3,其在700℃的电导率为2.85×10-3...     

LaGaO3基固体电解质在SOFC中的应用

对锶镁掺杂镓酸镧(La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85, 简写为LSGM1020)固体电解质的电化学性能进行了初步研究, 并测试了以之为电解质, Ni-CeO2为阳极, La(Sr)MnO3为阴极的氢-氧燃料电池(SOFC)的伏安特性. 用能谱(EDAX)分析了测试电池横截面各种元素的分布情况. 结果表明得到的LSGM1020电解质有较高的中温和高温离子电导率, 在不同的温度范围氧离子迁移数均接近于1. 测试电池的最大输出功率密度和最大电流密度分别为67.7mW*cm-2和126.3 mA*cm-2. EDAX结果显示, 作为电解质主元素之一的Ga发生了从电解质到阴极的扩散过程, 而作为阳极主成分之一的Ni也扩散到了电解质中. 电池材料组份之间的相互扩散过程可能是导致测试电池输出功率和电流密度偏低的主要原因. 可以认为, 要使LSGM在SOFC中得到更广泛的应用, 必须改善它的化学稳定性.     

提高CeO2基固体电解质电性能的几种方法

CeO2基固体电解质是一种有望用于SOFC上的中温固体电解质，但其在还原气氛下容易发生还原反应而产生电子电导，影响了电池的性能。本文详细地总结了提高、改进CeO2基固体电解质电性能的几种方法，并对其今后的研究提出了自己的看法。     

掺杂对CeO2基电解质材料性能的影响研究进展

掺杂CeO₂基电解质是中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）理想的电解质材料。首先阐述了掺杂CeO₂基电解质结构与性能的关系,接着介绍了金属离子掺杂对CeO₂基电解质晶体结构和电子结构的影响,重点综述了单元素掺杂和双元素掺杂对CeO₂基电解质性能的影响。通过分析得出：稀土金属元素单掺杂比碱土金属元素单掺杂更能显著提高CeO₂基电解质的导电性和可烧结性,但稀土氧化物的原料成本要远高于碱土氧化物;双元素掺杂比单元素掺杂具有更多的氧空位无序度和更小的氧离子迁移激活能,因此在提高CeO₂基电解质的离子电导率方面更有优势。总结了CeO₂基电解质材料的掺杂规律及构效关系,以期对制备出性能更加优异的CeO₂基电解质起到一定的指导作用。     

ZrO2-8mol%Dy2O3固体电解质燃料电池性能

将强碱介质中用水热法合成的立方相ZrO2-8mol％Dy2O3纳米晶在较低的温度（1400℃）下烧结,制得了导电性固体电解质陶瓷样品。以该陶瓷作为固体电解质,Pt作电极材料组成氢．空气燃料电池,测定了不同pH介质中水热反应产物纳米晶的陶瓷样品在800～1000℃下的燃料电池性能。结果表明,该系列陶瓷样品的燃料电池均具有稳定的放电性能,燃料电池的短路电流密度随着水热反应介质pH值的减小而增大。在该系列陶瓷中,水热反应介质pH=9．95的陶瓷样品的燃料电池性能最高,在1000℃下,其短路电流密度为320mA／cm^2。     

Bi2Cu0.1V0.9O5.35-δ氧离子导体的显微结构与氧离子导电性能

采用固相反应法和柠檬酸-EDTA法制备了具有单一Aurivillius结构的Bi_2Cu_(0.1)V_(0.9)O_(5.35-δ)陶瓷样品,采用扫描电镜研究了陶瓷样品的显微结构,采用交流阻抗谱法研究了陶瓷样品在升/降温循环过程中的氧离子导电性能。结果表明,陶瓷样品的显微结构对升/降温循环过程中的氧离子导电行为有显著的影响。与采用固相反应法制备的大晶粒陶瓷样品相比,采用柠檬酸-EDTA法制备的陶瓷样品具有晶粒细小均匀的显微结构,能够有效抑制在升/降温循环过程中陶瓷样品氧离子总电导率的热滞现象。     

石榴石型固体电解质体系：离子输运性能调控及其全固态电池研究进展

全固态锂电池采用固体电解质取代液态电解质,使其具有更高安全性,且有望进 一步提高电池的能量密度。而在众多固体电解质中,具有石榴石型结构的立方相 Li7La3Zr2O12 (LLZO) 及其元素掺杂产物由于室温离子电导率较高、电化学窗口较宽、与锂金属稳定等优点, 最有可能应用于全固态锂电池中。本文对 LLZO 的物相及晶体结构、制备方法、锂离子电导率 的提升策略以及其所组装的全固态锂电池等方面进行了详细介绍,并预测了 LLZO 固体电解质 材料进一步提升锂离子电导率的潜在可能以及 LLZO 所装配的全固态锂电池的发展方向。     

SOFC钙钛矿型阴极的性能优化及研究进展

钙钛矿结构氧化物因其优异的MIEC特性和催化性能,以及具有化学组成的选择灵活性和良好的稳定性等优点,成为最有前途和应用前景的固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料.目前,S OF C的发展趋势是中低温化.但是,随着电池操作温度的降低,阴极极化损耗急剧增加,电池性能随之下降.考虑到中低温S O F C对阴极材料的要求,钙...     

固体氧化物电池氧离子电解质研究进展

固体氧化物电池(SOCs)作为一种绿色、高效的全固态能量转换装置,既能在燃料电池模式下将氢、碳、烃、醇等燃料的化学能转化为电能,又能在电解池模式下分解水制氢,在缓解全球能源危机、实现碳中和等方面具有重要意义。然而,SOCs常用的Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质材料在1 000 ℃以上才具有较高的离子电导率,但过高的工作温度会提高运行成本,限制材料选择,并降低系统稳定性。因此,降低工作温度一直是SOCs发展的核心问题之一,开发高电导率电解质材料和降低电解质膜厚度是实现SOCs中低温化应用的主要路径。本文从材料开发和薄膜制造两方面对中低温SOCs各类氧离子电解质的研究进展进行梳理,针对ZrO₂、CeO₂、Bi₂O₃及LaGaO₃基固体电解质,系统阐述了异价离子掺杂对提升氧离子电导率和稳定相结构的作用机制,介绍了电解质薄膜的制备技术和导电性能,为发展高性能固体氧化物电池电解质材料提供参考依据。     

纳米Fe_3O_4/离子液体电解质的制备及其性能研究

采用简单易制的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐作为离子液体,纳米Fe_3O_4作为胶凝剂制备准固态电解质。用油酸钾对纳米Fe_3O_4进行改性,考察纳米Fe_3O_4改性前后、不同质量比纳米Fe_3O_4对准固态电解质的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、电化学工作站等对样品进行表征。结果表明,纳米Fe_3O_4改性后导致准固态电解质的电导率下降,当纳米Fe_3O_4含量为4%时,电导率最高;当纳米Fe_3O_4含量为12%时,I_3~-在Pt电极上的还原速度最快。     

Bi2O3/Bi2S3二元异质结光催化剂的合成与制备

半导体光催化技术是解决能源危机和环境污染的有效手段。本文采用水热法制备了Bi₂O₃、Bi₂S₃及Bi₂O₃/Bi₂S₃复合物。以SEM、XRD等表征方法对样品进行分析,以染料为目标污染物考察了催化剂的光催化性能,并以染料的pH值和催化剂的用量以及催化剂的配比三个因素进行光催化实验,通过实验可知在催化剂对染料MB降解时,染料溶液p H值为3、催化剂为10 mg时为最优的降解效果,最大降解率可以达到96%,并提出了复合催化剂在光催化反应中的可能机理。     

硅酸铋体系玻璃的制备和发光性能研究

采用高温熔融法成功制备了组分为x Bi2O3-(100-x)Si O2(x=30~60 mol%)的Bi2O3-Si O2体系透明玻璃,并利用X射线衍射、拉曼光谱(Raman Spectra)、近红外发射光谱和紫外-可见光-近红外透射谱分析了该玻璃体系的网络结构发光特性。系统研究了该玻璃体系的铋硅比、不同熔制温度对其光学特性的影响。     

SOFC复合阳极中的Cu在CeO2表面上沉积的密度泛函研究

对固体氧化物燃料电池中的Cu-CeO2/YSZ复合阳极中的Cu在CeO2表面上沉积进行了密度泛函研究。Cu在CeO2的高对称性(101 0)表面的生长,首先键合于表面悬挂键或者表面成键轨道上,经过一次重排,表面的Cu层逐渐开始紊乱,变得凹凸不平并最终生长为三维团簇。对于(112 0)面,Cu初始只能键合于CeO2表面的悬挂键,然后生长为不规则的之字形结构、二维条带、二维岛并最终生长为扁平的团簇。Cu与CeO2之间存在很强的作用,在同一个吸附量下,有时可能存在多种构型,其活化能一般很低,沉积的Cu可在这些构型间来回迁移。很多位于CeO2 101 0))和(112 0)表面的Cu都带有略微的正价态,为可能的活性相,这些带正电荷的Cu有助于对燃料气的络合活化。     

以干甲烷为燃料的SOFC阳极反应及材料的研究进展

描述了在固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阳极上可能发生的化学反应及电化学反应,以及以干甲烷为燃料气时阳极上的反应机制.介绍了目前主要的 SOFC 阳极材料,即Ni基材料、Cu基材料及CeO2基氧化物的特点及研究进展.     

锂电池离子液体电解质的研究进展

离子液体具有电导率高、热稳定性好、无污染、蒸气压极低等特性,是非常有希望应用于锂电池或电化学电容器的电解质。本文介绍了离子液体电解质体系在锂电池中的研究以及聚合物电解质一离子液体体系的研究进展。     

柠檬酸改性Bi2O3光催化材料性能的研究

以Bi（NO3）3溶液为原料,浓氨水为矿化剂,在柠檬酸掺杂量为1％-3％（质量分数）的条件下制备了纳米Bi2O3粉体。以样品对水中罗丹明B的光催化降解性能为评价指标,对样品的光催化性能进行了评价。研究结果表明：采用水热合成法制备的柠檬酸改性纳米Bi2O3粉体光催化降解水中罗丹明B的反应为表观零级反应。当柠檬酸的掺杂量为1．5％时,样品的光催化性能最优,继续增加掺杂量,样品光催化性能有所下降。紫外光条件下样品的光催化性能优于日光条件下。     

固体氧化物燃料电池电解质材料 Ce0.8Sm0.2-xCuxO1.9-δ的制备与性能研究

以硝酸铈、硝酸铜、硝酸钐为原料,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ(x=0、0.02、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20),并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗(AC)等技术对样品进行了分析表征.结果表明,采用溶胶-凝胶法经600℃煅烧所得粉体呈现出单相的立方萤石结构,超细粉体Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ具有较高的烧结活性.经1500℃烧结3 h后得到的Ce0.8 Sm0.2-x Cux O1.9-δ系列电解质陶瓷,其相对密度均大于95％.电化学性能研究表明,Sm、Cu双掺杂可以提高CeO2基电解质的性能.其中,Ce0.8 Sm0.18 Cu0.02 O1.89电导率最大,在800℃时达到0.06 S/cm,活化能为0.33 eV.     

Bi_2O_3-B_2O_3-BaO玻璃的结构与热学性能研究

通过调整ω(Bi_2O_3)/ω(BaO)比例关系,研究了Bi_2O_3-B_2O_3-BaO低熔点玻璃体系结构和性能,通过DTA测定了玻璃软化温度和转变温度,热膨胀测试仪测试玻璃膨胀系数,红外光谱仪和X射线衍射仪分别研究玻璃结构和玻璃化程度。结果表明:玻璃的软化温度和转变温度都随着BaO质量分数的增加而增加,两者均处于较低的温度变化区间;玻璃的热膨胀系数随着BaO质量分数的增加而升高,XRD表明,玻璃的玻璃化程度良好,没有析晶。