BaCe_(0.9)Ca_(0.1)O_(3-α)的溶胶-凝胶法合成及中温质子导电性

在较低温度下煅烧(1050℃)和烧结(1500℃)由溶胶-凝胶法制得的前驱体而获得致密的钙钛矿型BaCe0.9Ca0.1O3-α陶瓷样品,分别比通常高温固相法的煅烧温度(1400℃)和烧结温度(1665℃)降低了350℃和165℃.采用交流阻抗谱、氢浓差电池及氢的电化学透过(氢泵)等方法研究了样品的质子导电性.结果表明,样品在300℃~600℃的氢气气氛中几乎为纯的质子导体,在600℃时的质子电导率为1.22×10-4S.cm-1.     

(La_(0.97)Yb_(0.03))_2Mo_2O_9的制备及电性能

采用XRD,SEM、氧浓差电池、电化学工作站等方法对高温固相反应法合成的(La0.97Yb0.03)2Mo2O9固体电解质材料的电性能进行了研究.结果表明,在600～ 800℃下,制得的样品氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合得很好,氧浓差电池放电性能证实了样品在该温度范围内为一纯氧离子导体.在测定温度范围内,不同气氛下的电导率随温度升高基本呈线性增大,湿润空气中表现出较高的电导率,800℃时达到最大值0.022 S·cm-1.     

BaCe0.85 Y0.15 O3-α的合成及中温质子导最性研究

采用水热法合成了BaCe0.85 Y0.15O3-α陶瓷样品的粉体,在较低温度(1550℃)下烧结得到了致密陶瓷样品,烧结温度比通常的高温固相法的烧结温度(1650℃)降低了100℃.对产物形成过程及微结构进行了DSC-TGA、SEM及XRD等表征.结果表明,约在1029℃时样品已基本形成单相钙钛矿结构.采用交流阻抗谱、氢浓差电池及氢的电化学透过(氢泵)等方法测试了样品300℃～600℃的质子导电性.结果表明,样品在300℃～600℃下氢气气氛中几乎为纯质子导体,在600℃时的质子电导率为1.18×10-2S·cm-1.     

BaCe0.85Y0.15O3-α的合成及中温质子导电性研究

采用水热法合成了BaCe0.85Y0.15O3-α陶瓷样品的粉体,在较低温度（1550℃）下烧结得到了致密陶瓷样品,烧结温度比通常的高温固相法的烧结温度（1650℃）降低了100℃．对产物形成过程及微结构进行了DSC—TGA、SEM及XRD等表征．结果表明,约在1029℃时样品已基本形成单相钙钛矿结构．采用交流阻抗谱、氢浓差电池及氢的电化学透过（氢泵）等方法测试了样品300℃～600℃的质子导电性．结果表明,样品在300℃～600℃氢气气氛中几乎为纯质子导体,在600℃时的质子电导率为1．18×10^-2S·cm^-1．     

La1.90Sr0.10Mo2O9-α的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了La1.90Sr0.10Mo2O9-α固体电解质材料.采用氧浓差电池、电化学工作站等方法对样品进行了表征.结果表明,制得的样品在600-800℃下氧浓差电池电动势的实测值与理论值吻合的很好,氧离子迁移数为0.994 4-0.998 3,表明样品在该温度范围内为一纯氧离子导体;干燥空气气氛下电导率随温度升高呈线性增大,800℃时达到最大值1.79＊10^-3S.cm^-1.     

SrCe0．85Yb0．15O3-α陶瓷的中温导电性研究

以高温固相反应法合成了质子导电性氧化物陶瓷SrCe0.85Yb0.15O3-α粉末.XRD结果表明,该陶瓷样品为单一斜方相钙钛矿型结构.以陶瓷样品为固体电解质、Ag-Pd合金为电极,采用交流阻抗谱技术和气体浓差电池方法分别测定了样品在400 ℃～ 800 ℃下、干燥空气及湿润氢气中的电动势及离子迁移数,研究了样品的离子导电特性.结果表明:在干燥空气中, 陶瓷样品是一个氧离子与空穴的混合导体;在湿润氢气中,陶瓷样品的质子迁移数为1,是一个纯的质子导体.Ag-Pd合金电极有助于电导率的提高.     

(La0.9Bi0.1)NiO3的制备及其热电性能

以硝酸盐为原料、柠檬酸为络合剂、无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法获得(La0.9Bi0.1)NiO3的纳米前驱体,在800℃下煅烧该前驱体2 h得到单相的(La0.9Bi0.1)NiO3纳米级粉末.利用XRD、TG-DTA、SEM等手段对其结构进行表征,所得到的(La0.9Bi0.1)NiO3颗粒大约为50 nm.在空气气氛中1 000℃下烧结6 h获得多晶的(La0.9Bi0.1)NiO3陶瓷样品.对(La0.9Bi0.1)NiO3陶瓷材料的微观结构进行分析,并对其室温到700℃的热电性能进行研究.热电测试结果表明,(La0.9Bi0.1)NiO3是N型热电材料且具有一定的热电性能.     

ZrO2-8mol%Dy2O3纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究

以湿化学法制得Zr（OH）4和Dy（OH）3的共沉淀为前驱体，在碱性介质（pH=9．95～13．28）中用水热法合成了ZrO2-8mol％ Dy2O3立方相纳米晶．研究发现，纳米晶粒径随着反应介质pH值的增大而增大．将该纳米晶在较低温度（1400℃）下烧结制得了致密的陶瓷样品，比通常高温固相反应法采用的烧结温度（〉1550℃）降低了150℃以上．本研究还测定了陶瓷样品600℃～1000℃下的氧浓差电池电动势及氧泵（氧的电化学透过装置）性能．结果表明，陶瓷样品在高于900℃时的氧离子迁移数为1，具有优良的氧离子导电性能．     

La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α在常压合成氨及燃料电池中的应用

首次以La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-α陶瓷样品为固体电解质,成功地进行了常压合成氨试验,氨气的最高产率达到1.87×10-9mol·s-1·cm-2,氢气的转化率为60%以上;还研究了该样品的氢-空气燃料电池输出性能,900℃时的最大输出电流密度为510 mA·cm-2,最大输出功率密度为140 mW·cm-2,具有良好的燃料电池输出性能.     

Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7/聚四氟乙烯复合电解质的中温电性能

本文采用固相法合成了有机-无机复合电解质聚四氟乙烯/Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7。XRD、SEM结果表明Sn_(0.95)Ga_(0.05)P_2O_7和PTFE复合没有发生反应生成新物质。采用电化学工作站研究了在中温(50~250℃)范围样品的电性能。电导率测试表明气体气氛显著影响电导率:σ(wet O_2)σ(wet N_2)σ(dry N_2)σ(dry O_2)。复合电解质在干燥氧气气氛中,175℃电导率达到最大值为:2.6×10~(-2)S·cm~(-1)。湿润氧气气氛下的水蒸气浓差电池说明质子导电性在复合电解质中存在。H_2/O_2燃料电池性能测试表明,在150℃下,最大输出功率密度为63 mW·cm~(-2)。     

基于陶瓷电极的质子交换膜在低温常压合成氨中的应用

以多孔性Ni—La0.9Ba0.1Ga0.8Mg0.2O（3-α）为阳极,多孔性Sm0.2Ce0.8O2为阴极,基于质子离子液体（PIL）的质子交换膜为电解质,组装成单电池。用交流阻抗法测定质子交换膜在氢气气氛中30-110℃的电导率,最高电导率出现在90℃,为1.4×10^3 S cm^1。用该单电池进行常压合成氨,最佳条件下（温度为90℃,电流为1.4 mA）的氨产率为3.5×10^-9mol s^-1cm^-2。     

锂离子电池正极材料LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1的结构与电化学特性

以溶胶-凝胶法合成了阴阳离子复合掺杂尖晶石型锰酸锂正极材料LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1,XRD表征合成产物具有良好的尖晶石结构;SEM测试表明所合成产物的颗粒达到了亚微米级,且分布均匀,形貌较好.以该物质作为锂离子电池的正极材料组装成扣式电池,经充放电循环测试可知 LiCu0.05Mn1.95O3.9F0.1材料比LiMn2O4正极材料能够更好地抑制电池的可逆容量在充放电过程中的衰减,循环性能有了很大改善,表现出很好的电化学可逆特性.     

新型电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ的制备与性能

氧离子导体La2Mo2O9在580℃左右存在低温α相向高温β相的结构相变,这是影响其成为固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质材料的关键因素.采用以EDTA为主要络合剂的溶胶-凝胶法合成电解质材料La1.94Sr0.06Mo2O9-δ粉体,利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)分别观察样品的微观结构和表面形貌,用热膨胀仪分析样品的热学性质,通过电导率的测量分析样品电学性质,并和传统固相法制得的同掺杂量的样品进行比较,结果表明溶胶-凝胶法制得的样品在600℃烧结8 h便可形成高电导率的高温立方相,成相温度有所降低,并且可以稳定到室温;同时晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸在500 nm左右,低温电导率有了很大的提高,550℃时σ=0.006 S/cm,中温800℃时σ=0.12 S/cm.既有效地抑制La2Mo2O9的结构相变,又提高该氧离子导体的中低温离子电导率,可以降低电池的操作温度.     

TiFe_(0.9-x)Ni_xZr_(0.1)Mn_(0.2)(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金主要由NiTi,FeTi和(Fe,Ni)相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度(PCT)测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。     

全钒液流电池传质及数值分析

目的研究电池内部传质及反应机理,分析钒离子浓度、电解质电势、电解质电流密度的分布以及电解液浓度对电解质电势和过电势的影响.方法基于电池内部的传递规律与反应相耦合的机理,建立三维数值模型,模拟全钒液流电池中的传质规律.结果在放电过程中,沿电解液流动方向,反应物离子浓度逐渐减少,生成物离子浓度逐渐增加;电解质电流密度在膜表面达到最大,向两侧的集流体方向逐渐降低;沿电解液流动和阴极指向阳极的方向,电解质电势逐渐降低.结论集流体附近电化学反应更剧烈,质子在Nafion膜中的传递主要是依靠电渗作用和浓差作用.     

五氧化二钒纳米颗粒的制备及其电化学性能研究

通过共溶剂水热法制备五氧化二钒纳米棒，使用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM、EDS）、电化学工作站和蓝电测试系统对样品的形貌结构和电化学性能进行分析。结果表明，所得样品均为纯V₂O₅相，结晶度较高；金属离子掺杂后V₂O₅的形貌由棒状变成微球状。CV曲线结果表明，该材料作为锂离子电池正极材料时具有良好的可逆性；掺杂金属铜离子的V₂O₅表现出更好的电化学性能，初始比容量为273.30mA·h/g，在循环50次后，容量保持率为99.04%；金属铜离子的掺杂可进一步提高材料的电化学性能。     

温度对水热反萃法合成锂离子电池正极材料LiFePO_4的影响

采用水热反萃法合成了锂离子电池正极材料LiFePO_4,重点研究了温度对LiFePO_4结构、形貌和电化学性能的影响.分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗(EIS)及恒电流充放电测试对样品的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:在140~250,℃范围内水热反萃法可以合成纯相的LiFePO_4.用制备的LiFePO_4作为电池的正极材料,其电化学测试表明:250,℃合成的样品极化最小,同时具有最小的电荷转移阻抗和最大的Li+扩散系数,0.1,C下首次放电比容量为151.7,m A·h/g,较高倍率下循环40次再采用0.1,C时的放电比容量可达到161.9,m A·h/g,具有良好的倍率循环性能.     

BaCe0．7Zr0．1Y0．2O3－δ的合成、电学性能和化学稳定性

采用溶胶凝胶法合成了质子导体BaCe0．7Zr0．1Y0．2O3－δ（BCZY71）纳米粉体,研究了干凝胶到最终钙钛矿结构的转变过程,BCZY71陶瓷块体的电学性能和化学稳定性能。DTA－TG、IR、XRD结果表明经过三个热失重过程可以得到钙钛矿结构的BCZY71样品,1100℃焙烧2h以后可以得到正交相的BCZY71纳米粉末,经过1450℃烧结5h可以得到BCZY71陶瓷块体,BCZY71陶瓷块体的导电行为符合Arrhenius方程,活化能为0．67eV。BCZY71陶瓷块体化学稳定性能显示在100％C02气氛800℃下焙烧2h晶体结构没有发生变化,但是在沸水中煮沸12h以后,大部分钙钛矿结构的BCZY71转变为BaCO3。     

新型中温离子导体复合膜:Sn_(0.94)Sc_(0.06)P_2O_7和聚四氟乙烯(PTFE)

采用固相法合成中温离子导体Sn0.94Sc0.06P2O7和聚四氟乙烯(PTFE)的复合膜,并进行XRD,SEM及DSCTGA测试表征.用电化学工作站研究了复合膜在75~225℃下的导电特性.SEM分析结果表明复合膜具有良好的微观结构,XRD分析结果表明复合膜已形成了单相的SnP2O7立方相结构.气体气氛对复合膜电导率有显著的影响,σ(dry air)#σ(wet air)#σ(wet H2).该复合膜在湿润H2气氛中150℃下,电导率达到最大值6.5×10-4 S·cm-1.     

燃料中CO_2杂质对高温质子交换膜燃料电池性能的影响

目的研究燃料中添加不同浓度的CO2对高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池性能的影响.方法运用燃料电池测试系统对HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗特性进行测试,并采用等效电路分析获得了HT-PEM燃料电池的等效元件,分析了重整燃料H2中CO2含量对HT-PEM燃料电池伏安特性和交流阻抗特性的影响.结果氢燃料中的CO2对HT-PEM燃料电池有一定的毒化作用,主要体现在CO2吸附在催化剂表面,形成了Pt-CO键,降低了电池的开路电压,导致浓差极化加剧.如果通入纯氢气燃料,电池性能可恢复至95.3%水平.结论提高燃料中CO2的含量,燃料电池的法拉第阻抗增大,电池的性能降低;随着温度的升高,电池系统对CO2的容忍度降低;CO2对电池性能的影响可以得到恢复.