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。     

以无机盐为原料制备钇稳定的氧化锆超滤膜

用无机盐ＺｒＯＣｌ_２·８Ｈ_２Ｏ和Ｙ（ＮＯ_３）_３·６Ｈ_２Ｏ为原料,以溶胶－凝胶技术路线,在多孔氧化铝支撑体上成功地制备了记稳定的氧化锆（ＹＳＺ）陶瓷膜．扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析表明,用沉淀、胶溶、成膜的溶胶－凝胶技术,不能制备表面无龟裂的ＹＳＺ膜．沉淀用共沸蒸馏法干燥,得到高分散性的ＹＳＺ粉体,再用超声法制备ＹＳＺ氧化物胶体,通过浸渍成膜,ＳＥＭ分析证明,ＹＳＺ膜表面无明显缺陷．室温氮气渗透实验进一步证明,膜结构完整．用等温氮吸附实验测定了无支撑体膜的孔径大小和分布,平均孔径约为６ｎｍ．用激光散射技术测定ＹＳＺ胶体粒子平均半径为１１６ｎｍ,透射电子显微镜观察表明,胶体粒子由大小约为２０ｎｍ的晶粒组成．     

纳米勃姆石（γ—AlOOH）膜的结构及热稳定性

用金属醇盐水解的溶胶－凝胶法制备得无裂纹等表面缺陷的多孔纳米勃姆石膜，并用Ｘ射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及差热热重等实验手段对膜结构及其热稳定性进行研究。实验表明，勃姆石膜具有明显的择优取向性，在３００℃以下稳定。构成勃姆石膜的粒子大小在１０ｎｍ以下，并在一定程度上呈现出纳米尺寸效应，即纳米勃姆石晶粒的晶格点阵常数比通常微米勃姆石晶粒的点阵常数大，且与晶粒尺寸有相关性：晶粒尺寸越小，     

固体氧化物燃料电池的纳米结构阴极的稳定性

固体氧化物燃料电池的纳米结构阴极能够有效地提升电极的电化学性能以及电池的输出功率, 具有良好的应用前景。本文主要介绍纳米结构阴极的长期稳定性以及电极稳定性的理论模型。纳米结构阴极具有良好的长期稳定性。由于尺寸效应, 纳米结构能够抑制颗粒的高温生长, 并且可以显著减小电解质和催化剂之间热膨胀不匹配带来的微观应力, 使得两相之间保持良好的连接性。同时, 纳米结构能够很好地抵抗热循环导致的颗粒间界面断裂行为, 并在热循环中保持颗粒间的良好连接。La_0.8Sr_0.2MnO_3-δ和La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ等阴极材料在使用纳米结构技术后, 阴极性能提升了2.3~78倍, 并在超过1000 h的测试中保持稳定的功率输出。     

中温固体氧化物燃料电池的Ag-YSB复合阴极

用草酸盐共沉淀法制备了Y0 25Bi0.75O1.5(YSB),用X-ray衍射方法考察了其成相温度,用交流阻抗法测试了其电导率.与Ag复合制成复合阴极,研究了烧结温度对复合阴极微结构的影响.同时以Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质,用交流阻抗法研究YSB含量对复合阴极界面阻抗的影响.用草酸盐共沉淀制备的YSB粉,其电导率比SDC大得多.Ag-YSB复合阴极疏松多孔,Ag-YSB与SDC的界面结合良好,形成了足够多的三相界面,降低了界面极化电阻.YSB有一个最佳添加量,电阻最小,即电极界面性能最高.YSB的过量添加损坏Ag相的连续性,降低氧的还原转化速度,使界面的电阻增大.     

质子导体燃料电池阴极材料的研究及发展概述

能源危机和环境污染是全世界在可持续发展道路中所面临的难题。固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率和低污染排放,被认为是未来能源经济的基石。其中,以质子导体作为电解质的固体氧化物燃料电池(H-SOFC)由于具有高燃料利用率、高理论电动势、高离子迁移数以及低传导活化能,因而备受关注。然而,与氧离子导体固体氧化物燃料电池(O-SOFC)相比,H-SOFC的材料选择和理论体系还处于初级阶段,尤其是H-SOFC的阴极。在H-SOFC中,氢气在阳极被氧化,形成质子,通过电解质迁移到阴极,而后与氧进行电极反应生成水,其阴极的电极过程比O-SOFC更为复杂。寻找高性能的阴极材料和探索H-SOFC中的阴极反应机理,对于H-SOFC的发展具有重要的意义。围绕质子导体阴极材料的发展进行深入调研,着重阐述和总结了不同传导类型的阴极材料的电化学行为及其反应模型,为H-SOFC阴极材料的发展和应用提供了一种思路。     

SnP2O7中温固体电解质的制备和导电性能

用固相反应法制备了不同P/Sn物质的量比的SnP2O7,并研究了该电解质在120～260℃范围内的导电性能。XRD分析表明SnP2O7为立方结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率,电导率随着HPO3在电解质中的残余量的提高而提高。测试结果表明电解质中起导电作用的主要是HPO3,而SnP2O7主要起支撑作用。最大电导率是在200℃,P/Sn物质的量比为3.0时,干空气条件下为5.1×10-2S/cm,湿空气条件下为6.6×10-2S/cm。     

γ—Al2O3纳滤膜的结构和透过性能

采用等温氮吸附，毛细孔凝聚和液体渗透以及截留分子量等方法表征溶胶凝胶法制备的γ－Ａｌ２Ｏ３纳滤膜的孔结构，活性孔径及其分布，纯水汉在透率和截留分子量等膜结构和性能。     

一种新的生物质气发电装置--固体氧化物燃料电池

利用固体氧化物燃料电池将生物质气直接转化为电能是一种新型的生物质气发电技术，这项技术与传统的发电技术相比具有很多优点。文章阐述了固体氧化物燃料电池的发电原理、特点、研究进展以及发展前景。     

固体氧化物燃料电池阳极的相转化流延制备和电化学性能研究

采用相转化流延一步制备了NiO-Zr_0.84Y_0.16O_2-δ (YSZ)阳极支撑层和功能层, 前者厚度为~700 μm, 含有沿厚度方向定向排列的开放直孔, 后者厚度为~60 μm。采用浆料涂膜法和高温共烧在阳极上制备厚度为15 μm的YSZ电解质薄膜, 丝网印刷制备YSZ-La_0.84Sr_0.16MnO_3-δ (LSM)(质量比50:50)阴极。所制备的单电池显示出较高的电输出性能。以H₂-3%H₂O为燃料和环境空气为氧化剂, 800 ℃时电池的峰功率密度达到891 mW/cm², 电池即使在高电流密度测试条件下也未出现明显的浓差极化, 这是由于其阳极具有开放直孔结构, 气相输运阻力小。