改进注浆法制备YSZ电解质薄管的烧结和电性能

用改进注浆法制备出8mol%钇稳定化氧化锆（YSZ）电解质长薄管，研究了YSZ电解质长薄管的烧结工艺，分析了烧结过程和Al2O3掺入量对其致密性的影响，确定了相应的烧结制度，并对所获得的YSZ电解质薄管的电性能进行了研究。研究结果表明：升温速度对YSZ长薄管的性能有着重要影响，坯体中阿拉伯树胶在600℃时被完全烧尽，1400～1500℃的温度范围是烧结的重要阶段，这期间气孔率显著下降，致密性明显提高。加入适量的Al2O3有助于提高YSZ长薄管的致密性。样品的氧离子电导率随烧结密度的增大而提高。利用改进注浆法和上述烧结工艺在1650℃已烧制出相对密度为96.7%、长度为266mm、厚度为0.4～0.9mm的YSZ电解质长薄管。     

注浆成型法制备的钇稳定化氧化锆电解质性能研究

采用注浆法制备了钇稳定化氧化锆（ＹＳＺ）电解质。制得的样品的密度随烧结温度的升高而提高,经１５５０℃烧结的样品的相对密度对９３％,当其厚度大于０．２ｍｍ时,可以达到气密的程度,从而可以作固体氧化物燃料电池的电解质。样品经１３００℃以上温度的烧结后,可得到完全的立方萤石结构。扫描电镜测量结果表明,随烧结温度的升高,样品的晶粒尺寸变大,孔洞变小。对样品的电阻能结果表明,在相同的温度下,各样品的晶粒电阻     

恒压电泳制备YSZ电解质膜的研究

为了降低固体氧化物燃料电池(SOFC)的操作温度,采用恒压电泳沉积方法在NiO-YSZ阳极基体上制备了YSZ电解质薄膜,通过电泳沉积电流的测量及SEM测试,研究了不同分散介质对悬浮体系稳定性及YSZ膜微观结构的影响,分析了I2、PVB作为添加剂在电泳沉积过程中的作用机理.实验结果表明,使用丙酮作为分散介质,并加入0.5 g/L的I2时,能够获得较稳定的悬浮液.在其中加入0.3 g/L的PVB能够增强YSZ颗粒间的作用力,提高YSZ膜的致密性.研究认为,电泳沉积悬浮液的组成对沉积电流和沉积膜的微观形貌都具有较大影响.     

YSZ电解质薄膜制备工艺进展

电解质作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的关键组件,很大程度上决定着燃料电池性能的优劣和成本的高低.钇稳定氧化锆(YSZ)因其优良的综合性能,一直是SOFC最具竞争力的电解质材料之一,因此开发YSZ电解质工艺已成为人们关注和研究的热点.论述了制备YSZ电解质薄膜的主要方法,并对这些方法进行了评述和展望.     

管状YSZ电解质的制备及其在固体氧化物燃料电池中的应用*

以 8mol %钇稳定化氧化锆 (YSZ)为原料 ,以阿拉伯树胶为分散剂和粘接剂 ,采用改进注浆法制备出长度为 2 2 6～2 60mm、壁厚为 0 .4～ 0 .9mm的致密YSZ电解质薄管。设计并制出带有一定锥度的空芯石膏模 ,研究了球磨时间对成型料浆稳定性的影响 ,烧结温度对YSZ样品致密度的影响。研究结果表明 :球磨时间在 75～ 14 0min的范围内料浆的稳定性较好 ,随烧结温度的升高 ,样品的致密度提高。用这种YSZ薄管制成固体氧化物燃料电池 ,电池的电学性能随温度的升高而明显提高 ,三节电池串联的最大功率为 2 .2W。     

YSZ包覆YDC纳米晶复合固体电解质的制备

研究了YSZ包覆YDC纳米晶复合固体电解质的制备工艺.首先,以分析纯的Ce(NO3)3·6H2O和Y(NO3)3·6H2O为原料,采用沉淀法制备了分散性较好的YDC纳米粉体,然后将其均匀分散于含有分析纯的ZrOCl2·8H2O、Y(NO3)3·6H2O的醇水溶液中,采用溶胶凝胶法制备了ZrO2(Y2O3)包覆CeO2(Y2O3)复合纳米粉体.XRD、TEM、IR分析结果表明经600℃焙烧后的CeO2-Y2O3复合纳米粉体为单一萤石相,晶粒尺寸为15nm左右且分散性良好;成功合成了的YSZ包覆YDC复合纳米粉体,其中反应温度在75℃时粉体的包覆性及其分散性较好.以合成的包覆型纳米粉体为原料,通过常压烧结制备了包覆型YSZ/YDC复合固体电解质.研究表明,在相同保温时间内(2h),随着烧结温度从800℃提高到1350℃,试样相对密度从52%迅速增加95%以上.当烧结条件为从室温升温到1300℃,迅速降温到1250℃保温2h后,烧结体的相对密度可达95%以上,平均晶粒度为100nm左右.     

平面射频磁控制射法制备YSZ薄膜及性能

研究了应用射频磁控溅射尖不同基板上制备ＹＳＺ薄膜和工艺条件对其微观结构的影响。结果表明,在清洁的基板上制备的ＹＳＺ薄膜经６００℃以蝗,薄膜表面致密均,无裂纹,薄膜与基板的结合紧密,薄膜具有较高的电导率,完全可以作为固体电解质使用。     

管状YSZ电解持的制备及其在固体氧化物燃料电池中的应用

以8mol%钇稳定化氧化锆（YSZ）为原料,以阿拉伯树胶为分散剂和粘接剂,采用改进注浆法制备出长度为226－260mm、壁厚为0.4-0.9mm的致密YSZ电解质薄管。设计并制出带有一定锥度的空芯石膏膜,研究了球磨时间对成型料浆稳定性的影响,烧结温度对YSZ样品致密度的影响。研究结果表明：球磨时间在75-140min的范围内料浆的稳定性较好,随烧结温度的升高,样品的致密度提高。用这种YSZ薄管制成固体氧化物燃料电池,电池的电学性能随温度的升高而明显提高,三节电池串联的最大功率为2.2W。     

YSZ纳米粉料流延成型电解质薄膜性能研究

探索了以YSZ纳米粉体为原料,采用流延成型的方法制备YSZ电解质薄膜的工艺过程,具体探讨了不同粒度粉体流延后坯体的性能,结果表明,纳米范围内颗粒粒度粗可以获得致密度较高的坯体。但在烧结过程中,细粒度粉料表现出更好的性能,实验制备的YSZ电解质薄膜的面积比电阻在1123K,比德国D样品大幅度下降。573～1023K的阻抗谱显示出实验制备的YSZ电解质试样的晶粒、晶界和电极处的阻抗都明显降低,综合性能明显优于国外同类产品。流延成型工艺可以获得尺寸为100mm×100mm×0.125mm的8YSZ电解质薄片,这为平板式SOFC在中国的快速发展做好了材料上的准备。     

膜蒸馏海水淡化用疏水性钇稳定氧化锆中空纤维膜的制备与表征

采用相转化/高温烧结技术方法制备了多孔钇稳定氧化锆(YSZ)中空纤维膜, 中空纤维膜的外径1.92 mm, 壁厚为0.21 mm。SEM分析表明: 纤维膜为典型的三明治结构, 靠近膜内外表面为指状孔, 中间区域为海绵状层。采用阿基米德法测得其孔隙率为54%。用泡点法测得其平均孔径为0.56 μm。通过表面接枝氟硅烷将其亲水性的表面改变为疏水性。真空式膜蒸馏实验表明YSZ中空纤维膜具有优异的盐水淡化性能。当膜的外侧与温度为80℃、浓度为4wt%的循环盐水接触, 膜的内侧用真空泵抽至4×10³ Pa时, 膜的水渗透通量高达48.3 L/(m²•h), 脱盐率大于99.7%。     

YSZ陶瓷膜流延等静压复合成型新工艺研究

本文报道了ＹＳＺ陶瓷膜流延等静压复合成型的新工艺．研究了等静压对素坯膜和烧结膜材密度及显微结构的影响规律及电学性能的变化．指出对流延素坯膜进行等静压,工艺过程不复杂,但可使素坯的成型密度提高８％～１１％,同时烧结膜材的相对密度可提高５％～１０％     

纳米粉体制备8YSZ电解质工艺性能研究

实验研究了纳米粉体制备8YSZ电解质的固相烧结过程。根据阿基米德原理测瓷体密度；通过测定烧结前后瓷片尺寸，求出烧结线收缩；采用四端电极法测瓷体的电导率；使用扫描电子显微镜(SEM)观测样品微观形貌，并探讨了YSZ纳米粉体烧结的动力学过程。由于纳米颗粒尺寸较细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度，使得烧结温度大幅度降低。实验表明，最佳烧结温度为1450℃，此时材料致密，相对密度在97％以上；气孔含量少、晶粒均匀，电导率高，1000℃时为0．162Ω^-1cm^-1，是理想的高温电解质材料。     

热处理温度对磁控溅射法制备YSZ电解质薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射方法在NiO-YSZ阳极基底上制备了致密的YSZ电解质薄膜,主要研究了热处理温度对电解质薄膜性能的影响.试验发现随着热处理温度的提高,所制备的YSZ薄膜中晶粒结合更加致密,气孔率显著降低,薄膜与基底间的结合更加紧密.通过组装单体电池实际考察了薄膜的性能,发现随着热处理温度的提高,电池的开路电压及放电性能均有大幅度的提高.在800℃下,开路电压由0.82V提高到1.023V,已接近SOFC的理论电压;最大功率密度由480mW/cm2提高到760 mW/cm2.     

掺入Al_2O_3对固体氧化物电解质材料YSZ性能影响的研究

在立方相的钇稳定化氧化锆 [(ZrO2 ) 0 .92 (Y2 O3) 0 .0 8](YSZ)中 ,掺入少许不同量的Al2 O3,研究其对基体材料YSZ的烧结性能、机械强度和导电性能的影响 ,并对其机理进行了分析。实验结果表明 ,掺入Al2 O3能够明显降低电解质烧结温度 ,改善烧结性能。在 130 0℃烧结 1h后 ,少量掺杂Al2 O3的样品晶粒尺寸明显比纯YSZ样品的小 ;从阻抗谱图上可以看出 ,随着Al2 O3含量的增加 ,晶界电阻不断减小 ,在掺杂比例为 4 % (质量分数 )时 ,达到最小点。而后随着Al2 O3含量的增加 ,晶界电阻又呈上升趋势。用纯YSZ和掺 4 % (质量分数 )Al2 O3的材料制成SOFC ,得到伏安特性曲线 ,结果表明 ,掺 4 % (质量分数 )Al2 O3的性能比YSZ好。     

YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维电解质层厚度控制及其影响

本研究利用相转化共纺丝法一步制备出微管式固体氧化物燃料电池(MT-SOFC)用电解质/阳极(YSZ/NiO-YSZ)双层中空纤维膜, 将制得的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜前驱体经1450℃烧结后, 以纯H₂在700℃下还原4 h得到YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜。电解质YSZ膜层厚度通过改变YSZ铸膜液挤出速率来调节。将La_0.8Sr_0.2MnO_3-δ(LSM)阴极乳浆浸渍涂覆在烧结后的YSZ/NiO-YSZ双层中空纤维膜外, 经1200℃烧结后形成微管式固体氧化物燃料电池。结果表明, 当阳极铸膜液以10?mL/min速率挤出, 而电解质铸膜液挤出速率为0.5、1、1.5、2 mL/min时, 构造的YSZ/Ni-YSZ双层中空纤维膜电解质层厚度分别为6、13、18、28 μm, 其机械强度、气密性均随着电解质层厚度增加而增大, 但电导率与孔隙率受电解质层厚度的影响较小。YSZ膜厚度为28 μm的MT-SOFC, 800℃时以20 mL/min氢气作为燃料, 30 mL/min空气作为氧化剂, 最大开路电压为1.01 V, 最大输出功率只有75 mW/cm²。但同样测试条件下, YSZ膜厚度为6 μm的MT-SOFC, 开路电压为0.92 V, 最大输出功率升至329 mW/cm²。     

内聚光膜式全玻璃真空太阳集热管真空品质表征方法

本文计算了内聚光膜式全玻璃真空太阳集热管在烘烤排气过程中的排气量,提出了一种定量表征其真空品质的方法,然后通过集热管高温烘烤———加速老化实验对其真空性能进行了验证,首次利用内聚光膜式集热管高温烘烤过程中铝膜温度随老化时间的变化曲线表征其真空性能,且效果良好。实践表明,这种定量分析结合实验验证的方法表征内聚光膜式集热管真空品质是行之有效的。