中温固体氧化物燃料电池NdBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-GDC复合阴极材料的性能研究

制备了复合阴极材料NdBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-40%Ce0.9Gd0.1O1.95(NBSC-40%GDC).NBSC-40%GDC的平均热膨胀系数(TEC)为16.0×10-6K-1,其在700℃时极化电阻仅为0.134Ω.cm2.进行了以电解质为支撑体的单电池(NBSC-40%GDC/LSGM/NiO-GDC)的性能测试,在800℃时,功率密度达到382 mW.cm-2.     

中温固体氧化物燃料电池PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ-Ce0.9Gd0.1O1.95复合阴极的性能研究

采用固相法制备PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ(PBSC)中温固体氧化物燃料电池阴极材料.研究结果表明:PrBa0.5Sr0.5Co2O5+δ为正交钙钛矿结构.交流阻抗谱的测试结果表明,PBSC-40%GDC电极在800℃时的极化电阻为0.039Ω.cm2.以电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到645 mW.cm-2.     

中温固体氧化物电解池氧电极材料性能

钙钛矿结构ABO3型氧化物Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)具备优异的氧催化活性与透氧性能,是SOFC中常用的阴极材料。在此基础上,本研究尝试将BSCF直接用于SOEC中,为验证此方式是否可行,本研究制备了阴极材料并对其进行了XRD及SEM测试,煅烧后的BSCF粉体已成相且结构疏松多孔,满足SOEC对氧电极的要求,组装了单电池(NiO-SDC)|YSZ|BSCF进行测试,在电化学工作站800℃的测试温度下,SOEC的极化电阻约为1.80Ω·cm2;开路电压为1.01V;在1.5V电压下电解电流密度为0.175A·cm-2;由此计算得出其产氢速率为73.15mL·cm-2h。因此BSCF是SOEC中一种良好的氧电极材料。     

中温固体氧化物燃料电池LaNiO2.5-Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ阴极的制备和表征

采用柠檬酸盐法合成了LaNiO3粉体,对其进行氢化物还原反应,制得具有单一结构的高氧缺位物相LaNiO2.5。以Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.2)O3-δ(BZCY)为电解质制备了LaNiO2.5-BZCY复合阴极,利用扫描电镜对其微观结构进行了表征,并通过交流阻抗测试及直流极化测试对其电化学性能进行了研究。结果表明,LaNiO2.5-BZCY复合阴极在600～800℃范围内的极化面电阻为5.27～0.22Ω.cm2,其氧还原反应速率控制步骤为氧分子的解离以及氧原子的电荷转移。另外,该阴极的极化过电势较高,在750℃及电流密度为0.05A.cm-2时的极化过电势为75mV。     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

Ce0.8Sm0.2O1.9中间层对La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极电化学性能的影响

通过固相反应法合成La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)以及Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱法、循环伏安法和热膨胀法分别对试样的晶体结构、化学相容性、微观结构、电化学性能和热膨胀系数进行了研究。结果表明:LSCM阳极与SDC之间具有良好的化学相容性;含有SDC中间层的LSCM阳极显示出更小的比表面电阻和极化过电位;在800℃H2气氛下,含有SDC中间层的LSCM阳极的比表面电阻为0.76Ω.cm2,与单层LSCM阳极相比下降了72.1%,阳极极化过电位(电流密度为0.05A/cm2)下降了70.4%;SDC中间层的加入会导致热膨胀不匹配率的略微增大。     

复合阴极La1.6 Sr0.4 NiO4+δ-Ce0.8Sm0.2 O1.9的电性能及电化学性能

采用自燃烧法制备La1.6Sr0.4NiO4+δ(LSN)阴极材料与Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)电解质材料,再用固相混合法将2种材料按不同质量比混合制备La1.6Sr0.4NiO4+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9(LSNSDC)复合阴极材料.考察SDC含量对LSNSDC的电导率和电化学性能的影响,并确定最佳的SDC含量.结果表明:LSNSDC电导率的最大值随着SDC含量的增加向高温段移动.复合阴极经1050℃煅烧4h后,可与SDC电解质形成较好的接触界面,表现出最低的极化电阻(Rp).当SDC质量分数为30%(LSN30SDC)时,复合阴极的Rp与过电位(η)都达到最小值.800℃时,LSN30SDC复合阴极的Rp为0.238Ω·cm2,约为LSN的25%;当电流密度为300mA/cm2时,LSN30SDC复合阴极的η约为67mV,是LSN的70%. LSN30SDC复合阴极的极化电阻随着循环次数的增加而增加.     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)阴极材料制备与性能表征

凝胶浇注法制备了阴极材料Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ),并对Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)材料的性能进行分析。制备的Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)为钙钛矿相,其颗粒粒度小,并且尺寸均匀。将粉末在1000℃下烧结,所得烧结体的孔隙率为29.86%。在500~800℃温度范围内测试,测试温度升高,电导率降低,在500℃时电导率最大为38.2 S/cm。阴极Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)与电解质Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)做成阴极对称单电池,在800℃时测得欧姆阻抗和界面阻抗分别为1.92Ω·cm~(-2)和0.17Ω·cm~(-2),阴极BSCF与电解质SDC的化学相容性好。     

Pr_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)复合阴极材料的性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)制备Pr_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)-xCe_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(PSC-xSDC,10%≤x≤40%)复合阴极材料,研究PSC-xSDC的电性能、电化学性能、热膨胀性能。结果表明:PSC、SDC之间的化学相容性良好。PSC-xSDC复合阴极材料的电导率在600～800℃中温范围内均远高于100 S/cm,PSC-xSDC中SDC最佳复合量为30%,1 000℃煅烧的PSC-30%SDC复合阴极材料与电解质接触良好,在750℃测得的界面极化电阻为0.054Ω·cm~2。PSC与SDC复合适当降低了阴极材料的热膨胀系数,PSC-30%SDC的热膨胀系数为16.77×10~(-6 ) K~(-1)。     

梯度复合阴极LaBaCo_2O_(5+δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)的制备及电化学性能

采用机械混合法制备中温固体氧化物燃料电池梯度复合阴极材料LaBaCo2O5+δ-Ce0.8Sm0.2O1.9(LBCO-SDC)。通过X线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)分析、热膨胀法、交流阻抗谱法和循环伏安法分别对晶体结构、界面微观结构、热膨胀性及电化学性能进行表征。结果表明:LBCO阴极与SDC电解质之间具有良好的化学相容性;电解质SDC的添加有效地降低了阴极材料LBCO的热膨胀系数;双层梯度复合阴极比单层阴极表现出更小的比表面电阻以及极化过电位,显示出更好的电化学性能;在700℃时,双层梯度复合阴极的比表面电阻与LBCO阴极相比下降了约13.2%,极化过电位(电流密度为0.20 A/cm2)从51.0 mV下降到46.4 mV。     

Ba0．5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3—δ阴极材料制备与性能表征

采用凝胶浇注法（gelcasting）合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba0.5Sr0．5Co0．2Fe0．8O3-δ粉体。对BSCF粉末和烧结体的性能进行了测试分析。结果表明,制备的试样为单一钙钛矿相,其颗粒尺寸均匀,BSCF阴极材料的电导率随测试温度的升高而降低,其中Ba0．5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ在500℃电导率为25．4S／cm。Ba0.5Sr0．5Co0.2Fe0．8O3-δ与SDC的界面阻抗在800℃为0．20Ωm2。     

(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷的制备及多铁性能表征

采用改进的固相反应法制备(Bi3.15Nd0.85)(Ti2Fe0.5Co0.5)O11.5陶瓷.多铁性能测试结果表明,陶瓷样品具有室温多铁性.样品的剩余磁化为~77memu/g,剩余极化为~1.7μC/cm2,且磁场对介电频谱的影响证实该陶瓷样品的室温磁电耦合效应.     

新型中温SOFC阴极材料Sm0.5Sr0.5VO4的制备与性能分析

为降低固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作温度,发展新型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料,采用固相反应方法,将元素Sr替代Sm进行掺杂制备一种新型阴极材料Sm0.5Sr0.5VO4.XRD谱图显示,在900℃下处理的样品形成了单相稳定的四方钙钛矿结构晶体,其晶格常数比没有进行掺杂的SmVO4晶格常数略微降低,说明Sr已经很好地掺杂进入SmVO4的晶格结构中;在650~750℃,单电池最大输出功率密度为209.5 mW/cm2,最大输出电流密度为138.3 mA/cm2.制备的阴极材料显示了良好的电化学性能.     

Sm2O3掺杂Ce2O3的加入量对YBa2Cu3O7-δ界面性能的影响

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、寿命长、污染低等优点,是二十一世纪的绿色能源之一。当前SOFC阴极通常采用掺杂的ABO3钙钛矿型材料。这类材料在高温下具有较高的导电率和催化活性,但中温化是SOFC的趋势,高温下常用的La(Sr)MnO3阴极材料在中温下性能下降,不能满足中温下电导率的要求。本论文尝试采用柠檬酸燃烧法来制备YBa2Cu3O7-δ,并在YBCO中加入一定量的Sm2O3掺杂的Ce2O3(SDC)作为SOFC的阴极材料,通过对阻抗分析,研究了SDC掺杂量、烧结温度等对该阴极材料性能的影响。实验结果表明:随着SDC的掺杂量x(0≤x≤50%)和烧结温度的升高,阴极材料的界面阻抗减小。在SDC的掺杂量为50%时,且在800℃下烧结得到的烧结体界面阻抗最小,其界面比电阻仅为0.1353ohm/cm2(800℃),这标志着掺杂SDC的YBCO作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料时非常具有发展前景的。     

Mg掺杂Mn1.5Cr1.5O4固体氧化物燃料电池阴极材料的性能研究

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)阴极材料的高稳定性、高催化性能是其获得商业化应用的前提。尖晶石氧化物具有良好的稳定性与兼容性,这使得其成为最具发展潜力的SOFC阴极材料之一。本文通过Mg掺杂对尖晶石氧化物Mn_1.5Cr_1.5O₄阴极材料进行改性处理,研究了Mg掺杂量对Mn_1.5Cr_1.5-xMg_xO₄(x=0,0.075,0.150,0.225)阴极材料微观结构、物相组成、电导率、热膨胀系数及其作为对称电池阴极时电化学性能等方面的影响。结果表明,当Mg掺杂量x为0.150时,Mn_1.5Cr_1.35Mg_0.15O₄具有最大的电导率和最小的极化阻抗,在800℃下分别可达0.168 S/cm和1.84Ω·cm²,表明适量的Mg掺杂不仅提高了Mn_1.5Cr_1....     

Ag的掺杂量对Zn_(0.5)Cd_(0.5)S/Ag半导体材料光催化性能的影响

采用燃烧法制备了Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料.利用X-射线粉末衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),荧光分光光度计(PL)以及紫外-可见分光光度计(UV-vis)对所制备得到的样品进行了表征.研究了Ag的掺杂量对Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料的结构、形貌、发光性能和光催化效果的影响.结果表明,Ag的掺杂量对样品的形貌基本没有影响,但是对样品的结构、发光性能以和光催化效果有着显著地影响.研究表明:随着Ag掺杂量的增加,半导体材料中出现了AgS杂相;另外,样品的发光强度逐渐降低;而当Ag的掺杂量为0.1时,所制备的Zn0.5Cd0.5S/Ag半导体材料对亚甲基蓝溶液(MB)的光催化效果最好.     

锆掺杂对Ba0.5Sr0.5Nb2O6陶瓷铁电性能的影响

采用部分共沉淀法制备了纯相及锆掺杂的Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅铁电陶瓷,研究了其相组成、致密度及铁电性能。结果表明,适量的掺杂锆,并引入SiO2为烧结助剂,可制备出致密、单一的钨青铜Ba0.5Sr0.5(ZrxNb1-x)2O6陶瓷。随着Zr4+掺杂量的增加,陶瓷的矫顽场Ec有所降低,剩余极化强度Pr和饱和极化强度Ps均减小。     

钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5MnO3的共沉淀制备与表征

采用共沉淀法合成了钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5MnO3.考察了共沉淀pH,煅烧温度,煅烧时间,分散剂PEG-4000等因素对产物性能的影响,并采用XRD,BET,SEM,H2-TPR等测试手段对所得产物进行了表征.结果表明,当共沉淀pH为10.5,煅烧温度850℃,煅烧时间4h时,得到了纯相的钙钛矿型La0.5Sr0.5MnO3;在合成中添加5%PEG-4000,可以有效的降低样品颗粒团聚,比表面积达23.44m2.g-1,并显著的增强了其氧化性能及结构稳定性.     

冷烧并退火制备(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅陶瓷及其结构与电学性能

采用冷烧并退火方法制备了(Bi_0.5Na_0.5)_0.94Ba_0.06TiO₃无铅陶瓷,探究了退火温度对陶瓷物相,显微组织,介电、铁电及压电性能的影响。结果表明：冷烧并退火所得陶瓷均呈纯钙钛矿结构,在180℃冷烧所得坯体的相对密度为71.8%。冷烧坯体经1 000～1 100℃退火所得陶瓷的相对密度为81.7%～97.1%,平均晶粒尺寸为600～800 nm,介电弥散因子为1.85～1.96。在1 025、1 050、1 075和1 100℃退火陶瓷的退极化温度分别为130、137、135和123℃;在1 075℃退火陶瓷具有最大的饱和极化强度和剩余极化强度,分别为60.9μC/cm²和51.8μC/cm²。与常规固相法烧结的(Bi_0.5Na_0.5)_0.94Ba_0.06TiO₃陶瓷的击穿场强(<75 kV/cm)相比,冷烧...     

高性能H-SOFC质子阻塞复合阴极材料PBSF-SDC

采用EDTA-柠檬酸络合法制备了新型的无钴钙钛矿氧化物Pr_(0.5)Ba_(0.25)Sr_(0.25)FeO_(3-δ)(PBSF),XRD分析表明PBSF为立方钙钛矿结构,同时与Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)和BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZCY)在1 000℃时具有良好的化学相容性。PBSF的热膨胀系数为15.2×10~(-6) K~(-1),明显低于Co基钙钛矿材料。以PBSF-SDC为阴极、NiO-BZCY为阳极、BZCY为电解质的单电池在750℃时最大功率密度为(865±38) mW/cm~2,极化电阻为0.092Ω·cm~2。结果表明,PBSC-SDC质子阻塞型复合阴极在H-SOFCs中具有潜在的应用前景。