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。     

Ni-Fe支撑型固体氧化物燃料电池性能研究

设计并制备了Ni-Fe金属支撑型第三代固体氧化物燃料电池(SOFC)并对其进行表征.SOFC电池阳极、电解质、阴极分别采用了NiO-YSZ(氧化钇稳定的氧化锆)、YSZ及YSZ-LSCF(La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ))材料,制备方法采用了单层流延及多层等静压结合的方法.在650~750℃的温度范围内对电池的性能进行表征,当阴极为空气,阳极通入氢气时,电池750℃最大功率密度为0.74 W/cm~2,电阻为0.45Ωcm~2,测试结果表明,此结构为Ni-Fe//Ni-YSZ//YSZ//YSZ-LSCF的金属支撑型固体氧化物燃料电池具有极高的性能及实用价值.     

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)。     

SmBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)阴极材料的性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法制备中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料SmBaCo_(2-x)Ni_xO_(5+δ)(SBCNO-x)(x=0、0.2、0.4、0.6和0.8),研究Ni元素的掺入对阴极物相组成、形貌、电性能、电化学性能和热膨胀性能的影响。结果表明:SBCNO-x最佳Ni掺量为x=0.2,煅烧温度为950℃,此时在750℃测得的界面极化电阻为0.221Ω·cm~2。掺杂Ni元素也适当降低了阴极材料的热膨胀系数。环境中的氧分压对于混合导体材料的电学性能有着较为显著的影响。     

过渡层对掺Al2O3的YSZ电解质支撑SOFC的影响

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成阳极材料NiO以及阴极材料La0.8Sr0.2MnO3(LSM),分别将电解质YSZ(8 %(摩尔分数)氧化钇稳定氧化锆)和掺4%Al2O3的YSZ压片后在1 450 ℃下烧结4 h,在掺Al2O3电解质的阳极侧涂刷过渡层后于1 200 ℃烧结1 h.以加湿氢气(含3%H2O)为燃料、环境空气为氧化剂,测试3种电池的输出性能和交流阻抗谱.结果表明:850 ℃时,含Al2O3的电池输出性能最差,输出功率约为0.083 W/cm2;含Al2O3并具有过渡层的电池输出性能最好,输出功率约为0.120 W/cm2;交流阻抗谱分析表明,含Al2O3并具有过渡层的电池的欧姆电阻与界面电阻均比不含过渡层的明显减小,说明YSZ中添加的Al2O3在高温烧结过程中,与阳极材料NiO发生反应生成不导电的镍铝尖晶石.过渡层的存在,不仅保留了Al2O3对电解质的贡献,也抑制了不导电的镍铝尖晶石的生成.     

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。     

过渡层对掺有Al2O3的YSZ电解质支撑SOFC的性能影响

采用甘氨酸－硝酸盐燃烧法合成阳极材料NiO以及阴极材料La0.8Sr0.2MnO3（LSM）.将电解质8mol%钇稳定氧化锆（YSZ）和掺有4wt% Al2O3的YSZ压片后在1450℃烧结4h.在掺有氧化铝电解质的阳极侧涂刷过渡层后于1200℃烧结1h.以加湿氢气（含3％体积比H2O）为燃料,环境空气为氧化剂,测试了三种电池的输出性能和交流阻抗谱.结果表明:850℃时,含Al2O3的电解质输出性能最差,输出功率约为83mW/cm2.含Al2O3并具有过渡层的电池输出性能最好,输出功率约为120mW/cm2.通过交流阻抗谱分析,后者电池的欧姆电阻与界面电阻均比前者明显减小.表明YSZ中添加的Al2O3在高温烧结过程中,与阳极材料NiO发生反应生成不导电的镍铝尖晶石.过渡层的使用,不仅保留了Al2O3对电解质的贡献,也抑制了不导电的镍铝尖晶石的生成.     

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.     

固体氧化物燃料电池的料浆喷涂法制备及性能

采用料浆喷涂法在NiO/YSZ阳极支撑体上制备了YSZ电解质膜并将其制成固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,并采用CHI电化学工作站和扫描电镜(SEM)对其伏安特性、阻抗谱和电池横断面的微观结构进行了测试和研究.结果表明:电池正常工作,开路电压随温度的升高而下降,从500℃的1.054 V降到800℃的0.963 V,800℃的最大功率密度为57×10-3W/cm2;电池在较低的工作温度下电阻损失主要来自界面电阻,随温度的升高界面电阻明显降低;电解质膜的厚度约为30μm,阳极微观结构不够均匀,这是造成欧姆电阻的主要原因.     

YSZ包覆NiO阳极的SOFC发电性能

在溶解Y2O3的盐酸溶液中,加入ZrOCl2·8H2O和NiO,采用NH3·H2O-NH4HCO3为缓冲溶液,以共沉淀法制备了YSZ包覆NiO的NiO-YSZ阳极材料.用X射线衍射仪和透射电镜,分析了所制取材料的物相和粒子粒径大小.分别以YSZ包覆的NiO和商品NiO/YSZ为阳极,LSM为阴极,制作YSZ电解质支撑的板状固体氧化物燃料电池,进行发电性能比较.结果表明,以YSZ包覆的NiO为阳极的电池,功率密度高、极限电流密度大.扫描电镜观察表明,YSZ包覆的NiO制作的阳极表面形成了网状结构,使阳极三相界面和孔隙率提高,从而提高了电池性能.     

PrBaCoCuO5+δ阴极材料在固体氧化物燃料电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了PrBaCoCuO_(5+δ)(PBCC)阴极.PBCC样品经1 000℃烧结10 h后已成纯相,为正交钙钛矿结构.其电导率经历了半导体到金属导电机制的转变.当测试温度为350℃时,电导率达到了最大值152 S·cm~(-1).当测试温度为700℃、750℃、800℃和850℃时,PBCC阴极的界面极化阻抗分别为0.197、0.101、0.056和0.032Ω·cm~2.其单电池的功率密度在850℃时为421 mW·cm~(-2).     

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。     

质子交换膜燃料电池氢气渗透电流及电子电阻检测方法

该文根据燃料电池在线性电位扫描下的响应特征,建立了等效电路模型,以区分电池内部的电化学过程,包括氢脱附、双电层电容充电、电子内部短路以及氢气渗透。基于该模型,改善了线性电位扫描的分析方法,消除了扫描速率对结果的影响,并解析得到了氢气渗透电流和电子电阻。根据模型假设,详细阐述了恒电流扫描测量氢气渗透电流和电子电阻的分析方法。在一个34cm~2的单体电池上应用两种方法进行测量对比,结果表明:线性电位扫描得到的氢气渗透电流为1.19mA·cm~(-2),电子电阻为479Ω·cm~2;恒电流方法得到的氢气渗透电流为1.25mA·cm~(-2),电子电阻为413Ω·cm~2。该模型可用于分析燃料电池各种电化学测量过程,线性电位扫描方法和恒电流方法为燃料电池不同场合的测量和分析提供了参考。     

直接液化石油气火焰燃料电池的制备与性能

采用流延-压烧工艺制备Ni-YSZ‖YSZ|GDC‖GDC-LSCF阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)。以液化石油气(LPG)火焰作为阳极燃料,直接为电池的运行提供热量支撑,采用浸渍法将质量分数为0.8%的Ru-CeO₂纳米粒子煅烧在Ni-YSZ阳极内部,组装为直接火焰燃料电池(DFFC)。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试等技术对阳极材料的物相、微观结构、电化学性能进行分析。结果表明：LPG气流量为400 mL/min时Ru-CeO₂负载的阳极电池最大功率密度达到160.2 mW/cm²,相较原电池提高10%;极化电阻降低到0.75Ω·cm²,运行40 h后没有产生明显积碳现象;Ru-CeO₂的引入有助于提高DFFC在LPG火焰下的催化活性和抗积碳性能。     

YSZ包覆NiO阳极的SOFC发电性能(英文)

采用NH3·H2O-NH4HCO3为缓冲溶液,共沉淀法制备YSZ包覆NiO的NiO-YSZ阳极材料,分析了材料的物相和粒径大小。分别以YSZ包覆的NiO、商用NiO/YSZ为阳极,LSM为阴极,制作YSZ电解质支撑的板状固体氧化物燃料电池,进行发电性能比较。以YSZ包覆的NiO为阳极的电池,功率密度高、极限电流密度大。扫描电镜观察表明,YSZ包覆的NiO制作的阳极表面形成了的网状结构。阳极三相界面、孔隙率提高,是电池性能提高的原因。     

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。     

片状多孔六边形四氧化三钴的制备表征与电容性能研究

利用水相合成和煅烧法制备了一种具有六边形结构的片状多孔四氧化三钴(Co_3O_4)材料,通过扫描电镜、X射线衍射仪和比表面-孔径分布分析仪分别表征了其形貌、晶相和比表面及孔径分布情况。采用循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法考察了该Co_3O_4修饰玻碳电极(Nafion/Co_3O_4/GCE)的电化学性质。结果表明,在2.0 mol·L-1KOH溶液中,电位窗口为-0.4～0.4 V(vs. Hg/HgO)的范围内,该Co_3O_4在1.0 mA·cm~(-2)的电流密度下比容量达39.39 mF·cm~(-2),在5.5 mA·cm~(-2)的电流密度下经过1000次循环后比电容量从初始的25.02 mF·cm~(-2)上升至27.24 mF·cm~(-2),表现出良好的电容特性和稳定性。     

间氨基苯磺酸共聚改性聚苯胺的合成及性能研究

以苯胺(An)和间氨基苯磺酸(3-ABSA)为原料,对苯二胺(PDA)为封端剂,过硫酸铵做氧化剂,通过氧化聚合法制备了系列共聚改性的聚苯胺(PANI)。利用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜图(TEM)对PANI结构进行了分析。分散液稳定性测试表明,当An含量为5.03 g,3-ABSA含量为1.04 g,PDA含量为0.32 g,时,所制改性PANI在水中具有较好的稳定性,可以稳定放置720 h以上。电化学分析表明,共聚改性PANI的极化电阻由1.6×10~4Ω·cm~2增加至1.9×10~5Ω·cm~2,腐蚀电压较未改性PANI向正极移动了140 m V,防腐性能得到明显改善。     

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。     

中温固体氧化物燃料电池双钙钛矿PrBaCo2O5+δ作为潜在阴极的电化学性能研究

通过溶胶-凝胶制备双钙钛矿PrBaCo_2O_(5+δ)(PBCO)中温固体氧化物燃料电池阴极材料,研究结果表明:PrBaCo_2O_(5+δ)为四方结构.在100~850℃内,PBCO样品为金属导电机制.交流阻抗谱的测试结果表明:PrBaCo_2O_(5+δ)电极在800℃时的极化电阻为0.034 8Ω·cm~2.采用La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)电解质为支撑体的单电池在800℃时的功率密度达到558.7 m W/cm2.