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.     

高熵(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O纳米粉体的简易制备及超电容性能(英文)

高熵氧化物是一种由高构型熵稳定的新型材料，有望具有独特的电化学性能。采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O纳米粉体并研究了其超级电容性能。结果表明：单相(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2)O纳米粉体的制备温度随着丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比的增加而降低。当丙烯酰胺/金属阳离子摩尔比为120:1时，在900℃煅烧2 h所制备的岩盐相高熵纳米粉体呈现出球形形态，粒径为40～65 nm。该高熵纳米粉体在1 A/g的电流密度下具有402 F/g的比电容；当电流密度增大到20 A/g时，仍然能保持62%的初始比电容；在电流密度为5 A/g时，经过2 000次充放电循环后，电容保持率为61%，该研究表明高熵(Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2...     

中温固体氧化物燃料电池YBaCo2O5+δ阴极材料的改性研究

为了提高中温固体氧化物燃料电池层状钙钛矿氧化物YBaCo2O5+δ(YBC)阴极材料的电化学性,通过掺杂和包覆对其进行了改性研究.采用乙二胺四乙酸-柠檬酸络合法合成了YBC和YBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(YBSC)氧化物粉体;采用溶液浸渍法制备了La2NiO4+δ(LN)包覆YBSC的复合阴极La2NiO4+δ...     

溶胶凝胶法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Ca_xO_(2-δ)电解质材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备出Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ(0.02≤x≤0.10)系列电解质材料。通过红外、热重、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、交流阻抗和热膨胀系数测试对试样进行分析。结果表明:采用溶胶-凝胶法经600℃煅烧所得粉体形成了单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在5~10nm之间;Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ超细粉体具有较高的烧结活性,在1 400℃烧结得到的Ce0.8Y0.2-x Cax O2-δ系列电解质陶瓷的相对密度均大于96%。在该系列材料中,Ce0.8Y0.1Ca0.1O1.85具有良好的离子导电率、较低的电导活化能和适中的热膨胀性能。它在800℃时的离子电导率为0.041S/cm,电导活化能为0.81eV,热膨胀系数为13.5×10-6 K-1(常温~800℃)。     

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。     

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。     

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。     

Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物直接涂载的整体式催化剂的化性能研究

以Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物为前驱体,通过浸渍法制备了Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物整体式催化剂.超声波振荡结果表明,Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物涂层具有良好的抗振荡性.以乙酸乙酯完全燃烧为模型反应,发现Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物直接涂载的整体式催化剂具有良好的催化活性.BET和H2-TPR结果表明,催化剂的活性与涂层的有效成分Ce0.8Cu0.2O2-δ固溶体的量有密切的关系.当Ce0.8Cu0.2O2-δ固溶体的质量分数为3%时,涂层的抗振荡性能和粘结强度较好,催化剂的活性也相对较高.     

Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物直接涂载的整体式催化剂的催化性能研究

Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物为前驱体,通过浸渍法制备了Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物整体式催化剂。超声波振荡结果表明,Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物涂层具有良好的抗振荡性。以乙酸乙酯完全燃烧为模型反应,发现Ce0.8Cu0.2O2-δ氧化物直接涂载的整体式催化剂具有良好的催化活性。BET和H2-TPR结果表明,催化剂的活性与涂层的有效成分Ce0.8Cu0.2O2-δ固溶体的量有密切的关系。当Ce0.8Cu0.2O2-δ固溶体的质量分数为3％时,涂层的抗振荡性能和粘结强度较好,催化剂的活性也相对较高。     

高密度LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的合成

以二次干燥化学共沉淀法制得高密度前驱体Ni0.8Co0.2(OH)2,再与LiNO3混合,经600℃恒温6 h,800℃恒温24 h两个恒温阶段烧结,得到高密度LiNi0.8Co0.2O2,探讨了锂源、镍源、Li/(Ni+Co)摩尔比、合成温度等因素对产品的影响,优化了LiNi0.8Co0.2O2的合成工艺。所得非球形LiNi0.8Co0.2O2粉末振实密度高达3.15 g/cm3,大幅度地提高正极材料的体积比能量。X射线衍射分析表明,合成的LiNi0.8Co0.2O2具有规整的层状NaFeO2结构,充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能。     

La2/3Sr1/3MnO3(La1.4Sr1.6Mn2O7)/Ce0.8Gd0.2O2-δ复合阴极的微观结构及热膨胀性能

采用固相反应法制备La2/3Sr1/3MnO3(LSMO3)粉体,用溶胶-凝胶法分别制备La1 4Sr1 6Mn2O7(LSMO7)和Ce0.8Gd0.2O2-δ(CGO)粉体.分别将LSMO3和LSMO7粉体与CGO粉体以1∶1的质量比均匀混合,在300MPa下冷等静压成型,并在1 500℃烧结2 h,制备了LSMO3/CGO和LSMO7/CGO复合阴极材料.研究了2种复合阴极材料的微观结构和热膨胀性能.结果表明:LSMO3/CGO与LSMO7/CGO烧结体在150～1 000℃温度范围内的平均线性热膨胀系数分别为1.52×10-5/K和1.53×10-5/K,与CGO固体电解质具有相近的热膨胀性能.烧结体断面形貌分析表明:LSMO3/CGO复合阴极具有与CGO相似的断面显微结构.     

Ti掺杂对Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ陶瓷透氧膜性能的影响

采用EDTA—柠檬酸双络合法合成了Ba0.5Sr0.5(Co0.8Fe0.2)1-xTixO3-δ(x=0～0.2)粉体,并通过干压成型和高温烧成制备了片状致密陶瓷膜.研究了钙钛矿结构中B位Ti掺杂量对合成粉体物相结构和相应的膜的微观结构、电导特性、氧渗透性能和热膨胀性能等的影响.结果表明,5～20 mol/％Ti掺杂...     

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。     

SmBaCoCuO_(5+δ)作为SOFC阴极材料的制备和性能研究

以Sm_2O_3、Ba(NO_3)2、Co(NO_3)2·6H_2O、Cu(NO_3)_2·3H_2O为原料,采用EDTA-甘氨酸法制备了Sm Ba Co Cu O_(5+δ)粉体。利用X射线衍射仪(XRD),电子扫描电镜(SEM)对物相和显微形貌进行表征,并测试了材料的热膨胀系数、电导率,电极的交流阻抗和单电池的功率输出性能。结果表明,Sm Ba Co Cu O_(5+δ)在室温至800℃间的平均热膨胀系数值为16.26×10~(-6) K~(-1),比Sm Ba Co2O_(5+δ)要小很多。Sm Ba Co Cu O_(5+δ)作为阴极,800℃时的电导率值为112 S·cm~(-1),极化电阻值为0.0771Ω·cm2,表现出较好的电极性能。以Sm Ba Co Cu O_(5+δ)为阴极的单电池在800℃时的最大输出功率达到419 m W·cm~(-2)。     

Y1-xGdxBaCo4O7+δ的微结构和氧吸附性能

采用固相反应法制备了Y1–xGdxBaCo4O7+δ(x≤0.4)吸氧材料。利用X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)和热重分析表征了样品的微结构和氧吸附性能。XRD结果表明:Gd掺杂量x≤0.2时,Y1–xGdxBaCo4O7+δ具有单相六方结构;x>0.2时,Y1–xGdxBaCo4O7+δ出现杂相。Rietveld精修XRD结果表明:Y1–xGdxBaCo4O7+δ(x≤0.2)样品的单胞参数和体积随Gd掺杂量增加而增大;Co—O键角变化不明显,Co—O键长变化较大,这使两种类型的CoO4四面体发生畸变。热重分析结果显示:从室温到1000℃,所有样品经历两次氧吸附过程,Gd掺杂的YBaCo4O7+δ最大吸氧量低于母相YBaCo4O7+δ的吸氧量,与氧的激活能有关。     

Y1-xGdxBaCo4O7+δ的微结构和氧吸附性能（英文）

采用固相反应法制备了Y1-xGdxBaCo4O7+δ(x≤0.4)吸氧材料。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和热重分析表征了样品的微结构和氧吸附性能。XRD结果表明:Gd掺杂量x≤0.2时,Y1-xGdxBaCo4O7+δ具有单相六方结构;x>0.2时,Y1-xGdxBaCo4O7+δ出现杂相。Rietveld精修XRD结果表明:Y1-xGdxBaCo4O7+δ(x≤0.2)样品的单胞参数和体积随Gd掺杂量增加而增大;Co—O键角变化不明显,Co—O键长变化较大,这使两种类型的CoO4四面体发生畸变。热重分析结果显示:从室温到1 000℃,所有样品经历两次氧吸附过程,Gd掺杂的YBaCo4O7+δ最大吸氧量低于母相YBaCo4O7+δ的吸氧量,与氧的激活能有关。     

不同锂比Li1+xNi0.4Co0.2Mn0.4O2+δ材料的合成

锂离子正极材料主要集中在钻系、镍系、锰系、铁系.镍钻锰酸锂三元材料以其更低的制备成本和较好的电化学性能也引起了人们的广泛关注.目前对于三元材料的合成一般是先通过氧氧化物共沉淀法,在氨水的辅助下先合成前驱体,然后再经过高温烧结合成目标材料.这种前驱体合成方法对工艺参数要求高,较难稳定控制,并且氨水的使用对环境将造成污染.本文通过碳酸盐共沉淀法合成(Ni0.4Co0.2Mn0.4)CO3,前驱体来避免上述问题,并且通过合理的制备过程,以不同锂比合成Li1+xNi0.4Co0.2Mn0.4O2+δ材料.     

La_(0.8–x)Ba_xSr_(0.2)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)阴极材料的结构与性能

采用溶胶–凝胶法制备了La0.8–xBaxSr0.2Co0.8Fe0.2O3–δ(LBSCF)阴极粉体。对LBSCF的晶体结构、材料表面的化学状态、烧结体的断面微结构及电导率进行了表征。用交流阻抗谱法在550~700℃范围测试了LBSCF-30%SDC(Sm0.2Ce0.8O1.9)复合阴极的电化学性能。结果表明:LBSCF粉体主晶相为六方晶系钙钛矿结构,存在少量的第二相。XPS结果显示,Ba2+掺杂不影响A位离子(La3+、Ba2+、Sr2+)的价态,但对B位离子的价态有不同的影响:x=0.10的样品中,钴离子以Co3+和Co4+混合价态存在,其余样品中以低氧化态(Co3+和Co2+混合价)或Co3+价存在;铁离子以高氧化态(Fe3+和Fe4+)存在。在500~700℃空气气氛中,LBSCF的电导率均超过700 S/cm,在同一温度下,电导率随着Ba2+掺杂量的增加而增大。x=0.20的样品在500℃时,电导率最大可达1.59×103 S/cm。随着Ba2+含量增加,极化电阻减小,x=0.20时,复合阴极LBSCF-30%SDC的极化电阻最小,700℃时的极化电阻为0.20?·cm2。