干压成型制备无机聚合物实验研究

无机聚合物是一种性能优良的工程材料，目前主要采用浇注成型方式制备。首次采用干压成型方法制备了无机聚合物材料，结果表明，干压成型方法是可行的，在1d到28d龄期内，样品抗压强度明显提高。干压成型无机聚合物材料样品在1、3、7和28d的抗压强度分别可以达到100、120、140和180MPa，明显优于浇注成型的样品。两种成型方式由于需水量不同，引起了材料反应机理的差别，干压成型样品中生成了莫来石晶体相，有利于强度提高。材料制备过程中，成型压力、样品含水量对无机聚合物材料抗压强度影响有交互作用，两者有一最佳值：样品含水量13．1％，成型压力90MPa时，1d抗压强度达到60MPa。样品中碱含量在5．5％以上时样品抗压强度较高；水玻璃量（15．5％～19.3％）变化对材料抗压强度影响不大；矿渣对无机聚合物材料强度影响很大，矿渣含量增加，材料强度升高。     

白云石制备纳米碳酸钙和纳米碳酸镁概述

白云石是地球上重要的钙镁资源,储量丰富.分子式为CaMg(CO3)2,是碳酸钙和碳酸镁的复盐.轻质碳酸钙和轻质碳酸镁有着非常广泛的应用,在很多领域使用,而纳米材料作为一种新型的功能材料,受到越来越多的重视,纳米轻质碳酸钙和纳米轻质碳酸镁在普通轻钙和轻镁的基础上,又增加了许多特殊的性能,因而必将有更为广阔的市场前景.本文综述了利用白云石制备纳米轻质碳酸钙和纳米轻质碳酸镁的研究方法,并对河北省鹿泉市的白云石进行了实验研究.     

Fe-Cr合金钢高温性能研究

本文试验研制了四种Fe-Cr合金材料,其在900 ℃时的热膨胀率在10～11×10-3范围内,其中FeCr-4合金的热膨胀率为10.27×10-3,与钇稳定氧化锆(YSZ)相比,热膨胀率逐渐接近;与传统合金材料相比,热膨胀率之差均有了明显下降,因而降低了界面热应力,有效改善层间的热失配现象.随着温度的升高,各合金试样的电阻率呈平缓增大的趋势.在850℃时,四种合金试样的电阻率在0.95～1.17×10-3 Ω·cm范围内,其中Fe-Cr-4试样的电阻率较低,为1.17×10-3 Ω·cm,满足用作SOFC连接体材料导电性能的要求.Fe-Cr -1、4两种合金试样的抗氧化性能较好,随着氧化时间的延长,试样表面形成稳定的3Cr2 O3 Fe2 O3氧化层,氧化增重逐渐趋于稳定.累计氧化455 h后,Fe-Cr-1、4两种试样对应的氧化增重在0.0002 g/g左右;而Fe-Cr-2、3两种试样仍在0.0004 g/g以上.     

可塑成型工艺制备氧化锆陶瓷概述

可塑成型方法主要有挤压法、车坯法、湿压法、轧膜法等.本文探索了以氧化锆为原料,采用轧膜成型的方法制备氧化锆陶瓷制品的工艺过程.在适宜条件下,获得的轧膜坯体表面均匀,局部微裂纹在烧结过程中可以愈合,尤其是表面存在的宽度在8μm以下的微裂纹可以被烧实.轧膜坯体经过1400～1 450℃烧结后,获得瓷体的线收缩均在18%～20%之间,瓷体致密,晶粒完整,晶界清晰.     

水蒸气/CO2/O2与无烟煤共气化过程研究

为综合利用固体氧化物燃料电池（SOFCs）产生的高温水蒸气及CO2尾气,采用流化床气化装置对水蒸气、O2、CO2气化晋城无烟煤过程进行了研究。结果表明：当气化温度为900 ℃时,增加水蒸气/CO2摩尔比,促进了煤的水蒸气气化反应和水汽变换反应的发生,使气化制得的合成气中H2含量增加,CO含量先增加然后基本保持不变;随着气化剂中O2流量的增加,合成气中CO体积分数先增加后减小,当气化剂中水蒸气、CO2与O2的摩尔比为14∶56∶30时,合成气中有效成分（CO+H2）体积分数达到最大（44.9%）;此外,优化得出赤泥的最佳添加量为8%,其含有的氧化铁等催化成分可以显著提高合成气中有效成分。     

阳极支撑SOFC薄膜电解质制备与性能研究

阳极支撑SOFC具有低阻抗、高功率密度的优点,成为SOFC发展的主要方向.采用丝网印刷、浆料涂敷以及两者复合的工艺制备8 mol%Y2O3稳定ZrO2(YSZ)电解质薄膜.通过在阳极基体中加入不同比例造孔剂来调整阳极收缩率,并采用三步烧结工艺降低YSZ的烧结温度,实现二者共烧.结果表明,加入10%(质量分数.下同)的造孔剂,浆料涂敷修饰的丝网印刷工艺制备的YSZ薄膜在1300～1350℃实现了共烧,YSZ层厚度在20 μm左右,微观形貌显示了良好的致密度,晶粒尺寸在0.5～3μm;阳极支撑层中连通孔较多,有利于气体扩散.     

高掺量粉煤灰水泥制备与性能研究

采用活化处理和外加剂改性的方法,制成了掺量为40%～55%(体积分数,下同)的粉煤灰水泥,性能满足GBl344-1999规定的32.5～42.5粉煤灰水泥指标.重点讨论了粉煤灰粒度和石膏种类对水泥性能的影响,最终确立采用粒度为西d90≤38μm的粉煤灰,以及二水石膏与无水石膏的混合石膏的处理工艺.     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池（PEMFC）的有效电催化剂仍以铂为主。由于铂价格昂贵，资源匮乏，使得PEMFC成本高，限制了其广泛应用，所以降低贵金属催化剂用量，寻找廉价催化剂，提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标。采用铂／碳催化剂，将铂催化剂担载在高活性碳材料上，可以将铂的担载量从4mg／cm^2降低到0．7mg／cm^2～1．0mg／cm^2，甚至到0．05mg／cm^2～0．2mg／cm^2，有效提高了铂的利用率。铂合金电催化剂以Pt-Ru为主，通过Pt和Ru的协同作用，大大减少了铂的用量（Pt与Ru的质量比为0．05：1），提高了催化剂抗CO性能。多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点。     

UCG煤气作燃料的SOFC开路电压研究

从理论和实验两方面分析了使用煤炭地下气化(UCG)煤气作燃料的固体氧化物燃料电池(SOFC)的可行性。理论计算表明:在600~1 000℃的工作温度下,使用实际和自配的UCG煤气的电池的开路电压(OCV)均大于0.70 V,符合SOFC电压的工作要求;电池实验结果表明:在工作温度范围内,750℃左右电池的OCV最大,约为1.00 V,与理论值很接近。在低温区,电池遵循反应动力学,在确定氧分压的条件下,电池活性随温度升高而提高,OCV也随之提高;达到最高值后,电池达到正常电荷迁移活性,OCV遵循热力学变化,随温度升高而降低。理论值与实验值的偏差与氧分压有密切的关系。     

Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃的结构及其封接性能

研究了Bi₂O₃-BaO-SiO₂-R_xO_y玻璃体系的结构及封接性能.应用密度泛函理论计算获得了Bi₂O₃在SiO₂玻璃网络中的能量最优结构,从理论上确定了铋作为网络中间体最可能以[BiO₃]形式存在,并讨论了Ba²⁺、Al³⁺等在玻璃中的作用及其存在的可能结构.结果表明,该玻璃的热膨胀系数在50~530℃温度为11×10^-6 K^-1,与氧化钇稳定氧化锆(热膨胀系数10.2×10^-6 K^-1)电解质和不锈钢SUS430(热膨胀系数11.3×10^-6 K^-1)合金连接体相匹配.对玻璃粉体进行物相分析表明,该硅酸盐玻璃为非晶体,与理论分析相一致.将氧化钇稳定氧化锆电解质和SUS430合金连接体用Bi-Ba-Si-O玻璃在高温下进行封接实验,结果说明三相界面结合紧密,气密性良好.实验选定的Bi-Ba-Si-O玻璃材料基本满足固体氧化物燃料电池对封接材料的要求.