Sol-gel法合成La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3,通过热重-差热分析法(TG-DTA)、X射线衍射光谱法(XRD)分析了合成过程,在800℃焙烧2 h得到完整的晶体.通过直流伏安法和交流阻抗法研究了材料的电子电导率和离子电导率;在700℃时,La0.8Sr0.2Co0.5Fe0.5O3的电子电导率和离子电导率分别为386 S/cm和0.001 3 S/cm;La0.8Sr0.2Co0.9Fe0.1O3的电子电导率和离子电导率分别为650 S/cm和0.042 S/cm,能够满足中温燃料电池要求.La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3电极过程是由O2-离子界面反应所控制.     

SOFC电解质与电极材料的燃烧合成及性能

采用柠檬酸-硝酸盐燃烧合成了CeO2基SOFC的电解质与电极材料,主要使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)初步研究了烧结温度对掺杂CGO(Ce0.8Gd0.2O1.9)、YSZ(Zr0.92Y0.08O2)、NiO、LSCF(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ)相结构的影响以及CGO、LSCF的失效机理.实验结果表明,经过时效处理后的CGO的晶界处以及晶粒表面都生成了大量的小孔,LSCF的失效可能源于其表面结构和相组成的变化.     

催化电极材料La-Sr-Co-Fe的制备与表征

用湿化学、共沉淀、溶胶 凝胶三种不同的制备方法,在较低焙烧温度和较短焙烧时间的实验条件下,制备了钙钛矿型La Sr Co Fe(LSCF)复合氧化物,并通过热重/差热(TG/DTA)分析、X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)测试等表征手段对La Sr Co Fe电极粉料进行了表征和分析。通过对催化剂活性测试表明,以溶胶 凝胶法制备的催化剂活性最高。TG/DTA、XRD分析结果表明以溶胶 凝胶法制备的催化剂母体在三种不同制备方法中在最低的温度下形成钙钛矿晶型。且XRD分析结果表明,La Sr Co Fe电极粉料完全形成了单一的钙钛矿晶型,而无单独的氧化物晶相存在。从SEM可以看出,溶胶 凝胶法制备的催化剂颗粒均匀,结构疏松,比表面积大,有利于LSCF的催化氧化活性的提高。     

电化学阻抗谱法研究低温成型LSCF-YSZ电极

通过渗透La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3(LSCF)组成的前趋硝酸盐溶液到多孔的YSZ基体中,以LSCF质量分数10%的硝酸铋作为LSCF合成的助剂,700℃热分解后得到LSCF(Bi)-YSZ电极.用电化学阻抗谱方法研究了电极的阻抗特性和阻抗随氧分压改变的关系,阻抗谱的等效电路拟合结果表明,LSCF-YSZ电极的高频阻抗是电极非欧姆阻抗的主要部分,和中频阻抗一起受氧分压改变的影响;低频阻抗随氧分压增加变化很小,但是随加热时间的延长增加迅速.     

La1-xCaxCrO3对硫-氧燃料电池催化性能的研究

通过共沉淀法制备出La1-xCaxCrO3(x=0,0.1,0.2,0.3)作为阳极催化剂,分别以钇稳定氧化锆(YSZ)粉体和La0.66Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-x(LSCF)粉体作为硫-氧燃料电池的电解质材料和阴极材料.发现在700～800 ℃时,La1-xCaxCrO3(x=0,0.1,0.2,0.3)...     

复掺杂钴铁酸盐的制备及性能

用金属硝酸盐,通过柠檬酸法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料La0.7Sr0.3-xCaxCo0.9Fe0.1O3-δ(LSCCF)粉末.用热重-差热研究了LSCCF的形成过程.XRD测试表明:前驱体800℃处理3 h,已形成六方钙钛矿结构.样品的电导率随着烧结温度的升高和Ca2 含量的减少而变大,在500～800℃范围内,大于500S/cm,高于固相合成法的电导率最大值100S/cm.XRD和SEM测试表明:样品与电解质Ce0.8Sm0.2O2的化学相容性好.     

升温速率对LSCF相纯度的影响

LSCF(La1-xSrxCo1-yFe1O3-δ作为一种离子一电子混合导体,具有良好的催化活性,较低的极化阻力和低廉的材料成本,这使其成为中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)中比较常用的阴极材料,其中以组成为La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF-6428)的LSCF最为常见.采用络合燃烧法,以柠檬酸作为络合剂和燃料,在700℃下成功制备出了LSCF-6428阴极粉体,通过提高前驱体煅烧过程中的升温速率,使得合成出来的粉体具有纯立方钙钛矿结构,避免了Sr2FeO4杂相的生成.     

锂离子电池正极材料Li_xNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2热失控机理研究

采用(DSC)、(TGA)及(XRD)对不同充电状态的正极材料LixNi0.8Co0.15Al0.05O2的热失控机理进行研究。结果表明,LixNi0.8Co0.15Al0.05O2材料在高温时晶体结构将变形、倒塌并释放出部分游离氧,导致有机电解液燃烧,释放出大量热量,并计算出DSC曲线中四个放热峰的活化能依次为:154、169、126、141 kJ/mol。     

重力沉降法结合共烧结法制备YSZ薄膜

采用重力沉降法和共烧结法相结合,在NiO-YSZ(氧化钇稳定氧化锆)阳极基底上制备YSZ固体电解质薄膜,在1 400℃下共烧结后,得到厚度为20 μm的YSZ薄膜.利用XRD和SEM对薄膜的相结构、形貌等进行表征.以La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.8O3(LSCF)为阴极制成单电池,对其性能及阻抗谱进行测试.在620℃时,得到单电池的最大开路电压为0.98 V;850℃时的电流密度接近1 A/cm2,最大功率密度为180 mW/cm2.     

溶液燃烧法合成11ScSZ-2Mn_2O_3电解质粉体及其应用

采用硝酸盐-甘氨酸溶液燃烧法合成了(ZrO2)0.87(Sc2O3)0.11(Mn2O3)0.02(11ScSZ-2Mn2O3)粉体,通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)及氮气吸附等手段对粉体进行表征。结果表明,所合成的11ScSZ-2Mn2O3粉体具有单一立方结构,比表面积达28.6m2/g,粒度均匀。非等温和等温烧结测试均表明该粉体具有良好的烧结活性,可在1200℃下烧结致密化。以11ScSZ-2Mn2O3粉体为原料配制电解质粉体浆料,采用浸渍-提拉法在NiO-氧化钇稳定氧化锆(YSZ)阳极基体上制备了电解质薄膜,在1250℃下实现了负载型薄膜的烧结致密化,与La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)阴极组装了单元电池Ni-YSZ/11ScSZ-2Mn2O3/LSCF。该单元电池在中温下以H2为燃料表现出良好的电性能输出,在操作温度为650℃和700℃下的最大输出功率密度分别为0.55W/cm2和0.90W/cm2。