管式质子导体陶瓷燃料电池制备工艺研究进展

管式固体氧化物燃料电池(Tubular Solid Oxide Fuel Cell,T-SOFC)是一种全固态、绿色高效、可直接将燃料中的化学能转化为电能的电化学装置,具有启停速度快、密封容易、热循环稳定性好、机械强度高、工作面积大等优点,因而被认为是未来最接近于实用化的一种SOFC构型。相较于氧离子传导型SOFC,质子导体陶瓷燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell,PCFC)由于质子本身半径较小,迁移所需活化能低,在中低温下表现出优异的电化学性能,而管式结构能改善PCFC强度较低的缺陷,更具实际应用前景。通过对管式PCFC的工作原理、关键材料、制备工艺等方面进行梳理,详细总结了注浆成型、挤出成型、提拉浸渍、相转化、流延成型、等静压成型等工艺制备管式PCFC的进展和面临的难点,最后,对管式PCFC未来的发展和挑战进行了展望。

多孔NiO/钇稳定氧化锆陶瓷的水系流延成型

采用水系流延工艺制备了阳极支撑型固体氧化物燃料电池的阳极材料NiO/钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)陶瓷。研究了分散剂聚丙烯酸(polyacrylic acid,PAA)和pH值对YSZ和NiO颗粒的zeta电位以及65%(质量分数,下同)NiO/35%YSZ浆料黏度的影响。结果表明:在pH=9.6和加入分散剂时,NiO和YSZ颗粒的zeta电位绝对值达到最大值;当PAA的含量为NiO/YSZ粉料的0.8%时,NiO/YSZ浆料黏度最小。浆料中添加石墨粉作为造孔剂能提高阳极材料的孔隙率。石墨粉在聚乙烯吡咯烷酮的作用下均匀分布在阳极烧结体中。石墨粉的含量对阳极烧结体中的开口孔隙率有重要的影响,在石墨粉的含量为25%,阳极烧结体的孔隙中的开口孔隙率占全部孔隙率的98%。

不同黏结剂体系对水基流延成型Y_2O_3稳定ZrO_2的影响

分别采用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、乳胶B1070和PVA+B1070复合黏结剂体系,水系流延成型法制备固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)电解质8%(摩尔分数)Y2O3稳定的ZrO2(8YSZ)薄膜。研究了不同黏结剂对流延工艺以及对流延坯片的影响。结果表明:不同黏结剂加入后浆料的黏度和剪切变稀程度随PVA加入量的增加而增大。相反,浆料的黏度和剪切变稀程度随B1070加入量的增大而减小。发现使用不同黏结剂对流延坯片的生坯密度和干燥收缩具有重要的影响。8YSZ坯片的烧结密度随着生坯密度增大而增大,以30%(质量分数,下同)PVA+70%B1070为复合黏结剂,8YSZ与黏合剂的质量比为0.93,流延成型的坯体在1400℃保温2h烧结能获得相对密度达98.5%的SOFC电解质8YSZ薄膜。

固体氧化物燃料电池电解质8YSZ薄膜的水系流延

本文采用水系浆料流延成型法制备固体氧化物燃料电池SOFC的电解质材料(8%摩尔分数Y2O3稳定的ZrO2,下称8YSZ)薄膜,研究了三种不同类型的分散剂对8YSZ浆料稳定性的影响。通过优化pH值和分散剂用量等因素,使浆料的稳定性达到最佳,获得固相含量高达62%质量分数的适合流延的8YSZ水系浆料。以该浆料为原料,采用流延的方法成型8YSZ薄膜,获得了显微结构均匀、相对密度达49.4%、表面光滑、无裂纹、柔韧性好、干燥后厚度为50μm左右的薄膜素坯。该素坯在1350℃保温4 h烧结得到相对密度大于96%的致密8YSZ烧结薄膜。

中温固体氧化物燃料电池封接玻璃的研究进展

封接玻璃是中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的主要组成部分,封接玻璃应同时具有适宜的热性能、化学性能、力学性能及与电池元件有良好的粘合能力,防止SOFC在运行过程中气体的泄漏,并保证玻璃在IT-SOFC工作温度及氧化气氛或燃料气氛下长期运行的热稳定性和封接玻璃与其它电池元件之间的界面稳定性。本文综述了关于IT-SOFC封接玻璃近十年的研究进展。从玻璃特性和封接玻璃与元件之间的界面反应的角度,讨论封接玻璃的组分-结构-性能三者之间的关系,提出了当前IT-SOFC封接玻璃研究的主要问题。

阳极支撑结构IT-SOFC的阳极及电解质层的水系流延与共烧

采用水系流延成型,共烧制备了平板式中温固体氧化物燃料电池(SolidoxidefuelcellSOFC)的NiO/YSZ阳极支撑电解质氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜复合体。通过调节优化浆料的pH值、分散剂和粘度获得了具有均匀的微观结构电解质YSZ与阳极NiO/YSZ流延素坯。调节阳极中的YSZ粉体的颗粒级配,以促使阳极坯片的烧成收缩与电解质坯片的烧成收缩相匹配,获得大面积、平整的阳极与电解质复合烧结体,其中阳极层厚度为0.5～1.0mm,孔隙分布均匀,孔隙率达30vol%以上;电解质厚度为15μm以下,相对密度大于98%;阳极与电解质层界面两者能很好地烧结在一起。

水系流延BaTiO_3陶瓷基片的研究

以纳米BaTiO3粉体为原料、聚丙烯酸(PAA)为分散剂、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,通过水系流延成型制备了BaTiO3陶瓷基片。研究了各种添加剂及固相含量等对浆料和素坯片性能的影响,同时对流延片的干燥工艺、烧成制度等也进行了研究。结果表明,当分散剂用量为1.0wt%,粘结剂含量为6～8wt%时,流延素坯片的综合性能较好,BaTiO3粉体在坯片中分散均匀。在1300℃烧结,可以得到平整、致密的BaTiO3陶瓷基片。

纳米BaTiO_3粉体的水系流延研究

以纳米BaTiO3粉体为原料,通过研究BaTiO3的颗粒特性、pH值、分散剂、粘结剂、塑化剂的用量等因素对浆料和流延生坯片性能的影响,成功制备了BaTiO3陶瓷基片。当pH值大于10时,可以有效抑制Ba2+的溶出;分散剂PAA的用量为1.0 wt%时,纳米BaTiO3在水体系中有最佳的分散效果;复合粘结剂的用量为5 wt%~8 wt%(D-1070∶PVA=7∶3),塑化剂与粘结剂质量比为4∶5时,可获得综合性能较好的生坯片。所得的流延生坯片相对密度达55%,BaTiO3颗粒在坯片中分散均匀。在1300℃烧结,可以得到平整、无缺陷、相对密度达98.5%的BaTiO3陶瓷基片。

丁酸络合浸渍法制备SOFC阳极及其电性能的研究

利用丁酸络合浸渍法在致密YSZ／多孔YSZ复合体中制备Ni—YSZ阳极。采用SEM、压汞法、阿基米德排水法、XRD、电子天平增重、电化学工作站等测试手段分别对致密YSZ／多孔YSZ复合体的结构、孔径分布和孔隙率、浸渍体的物相、浸渍量及单电池的电性能进行了表征。研究结果表明，致密YSZ／多孔YSZ复合体结合紧密，多孔YSZ孔径分布比较均匀，孔结构规整，孔隙率达52％；致密YSZ／多孔YSZ复合体通过11r鼬／nMk1．5的浸渍液浸渍8次可以得到浸渍增重为40．5wt％的半电池。浸渍的NiO晶粒为20～40nm，提高了Iif=I极的催化活性，有效地增加了阳极反应三相界面的长度，单电池获得了良好的电性能。

纳米YSZ包裹NiO对固体氧化物燃料电池阳极性能的影响

利用沉淀法制备纳米YSZ包裹的Nio粉体，将其和8YSZ及PMMA按一定质量比混合，采用水系流延技术经1400℃烧成制成阳极支撑型阳极，采用丝网印刷技术印刷4LSM＋SSZ复合阴极，在1200℃下煅烧2h得到单电池。以X射线衍射仪、透射电镜、电子扫描电镜、阿基米德排水法、压汞法和电化学工作站等测试手段分别对包裹粉体的物相、显微结构及单电池的显微结构和电化学性能等进行了表征。结果表明，沉淀法制备的20～50nm立方相YSZ颗粒能够有效地附着在NiO颗粒上，通过这种方式构建的多孔网络结构的阳极，大大的增加了三相界面的长度，有利于燃料气H2的扩散，降低电池的浓差极化。以H2＋5％水蒸气为燃料气，空气为氧化气，在750℃ 2wt%纳米YSZ包裹NiO的单电池的最大功率密度为1．02w／d，欧姆电阻为0．19Ωcm^2，极化电阻0．38Ωcm^2。

甘氨酸-硝酸盐法合成阴极粉体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3研究

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了阴极粉体La0.8Sr0.2MnO3。用TG-DTA、XRD、粒度分析仪、BET、TEM等对产物形成过程、晶体结构、粒度分布和微观结构进行了分析和表征。结果表明:甘氨酸同时作为燃料和络合剂,能在低温下形成符合规定化学计量配比的钙钛矿晶相;由粒度分析得出粉体D50为4.932μm;由BET测量得出粉体比表面积为12.32 m2/g,粉体的dBET值为74.6 nm;由TEM观察可知粉体的一次粒子大小为50 nm,粒子形状较规则。

相转化法在固体氧化物电解池中的研究及应用进展

固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)是一种高效制氢的电化学装置。和传统的碱性电解水制氢相比,SOEC制氢具有效率高、对环境友好等特点,越来越受到关注。传统的干压或者流延法等制备的多孔电极支撑体,需要添加造孔剂来调节气体的传质,而通常造孔剂产生的孔径分布不均、排列无规则,阻碍了气体的传输,导致水蒸气转化效率较低。采用相转化技术可以制备规则有序的直通孔,将该技术应用在SOEC支撑电极上,制备的直通孔结构可以促进气体的传输,极大地降低电池的浓差极化,提高水蒸气的转化效率,以获得更高的产氢量。综述了相转化技术在固体氧化物电解池中的应用,并对其未来的发展进行了展望。

CNT/β-AgVO_3混杂材料的制备及其光催化分解水析氧性能

采用水热法合成出单斜结构的β-AgVO3纳米棒和CNT/β-AgVO3光催化剂,在可见光模拟系统中以碘酸钾为电子捕获剂,检测氧气生成速率表征催化剂的光催化性能,并借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对催化剂粉体进行了表征。实验结果表明,CNT附着在β-AgVO3颗粒表面有利于光生电子的转移和光解水析氧反应。CNT/β-AgVO3催化剂较之纯β-AgVO3催化剂活性显著提高。当CNT附着量为1.5%时,析氧速率可稳定在250μmol·g-1·h-1。

质子型固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

质子型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有广泛的应用前景,其阴极材料是目前研究的热点。本文综述了H-SOFC阴极材料的研究进展,分别对H-SOFC单相阴极和复相阴极的反应机理及影响单相阴极材料的质子化能力和复相阴极的三相界面(TPB)的因素进行了讨论,论述了改善H-SOFC阴极材料的热膨胀系数(TEC)和耐CO2性能的方法,介绍了相应材料的设计与开发。获得高的氧还原反应(ORR)活性和耐CO2性能,同时与质子型电解质保持良好的热膨胀匹配性是未来H-SOFC阴极材料的研究方向。

相转化法在固体氧化物燃料电池中的应用

固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是当前研究的主流方向,电极支撑型电池设计是电解质薄膜化的重要手段。但是,电极加厚通常会造成明显的浓差极化现象,对电池的电化学性能造成不利影响,因此研究和优化支撑电极的孔结构以及降低电极的浓差极化是电极支撑型SOFC的研究重点。由于传统的多孔陶瓷体制备技术大多采用石墨、淀粉等造孔剂,形成随机分布的孔,导致支撑体的孔道蜿蜒曲折,气体输运阻力大,浓差极化现象不可避免。为了解决这个难题,人们尝试采用相转化法和挤出、流延技术相结合来制备具有垂直通孔的支撑体。本文对相转化造孔特性进行了简要描述,并综述了其在SOFC中的应用现状。

深化文言教学内容 提高学生作文能力

一提到文言文教学,人们就会想到＂字字落实,句句清楚＂的八字真经。文言文作为古代的文化精华,在教学过程中,对课文有关的字、词、句的疏通和解释是必要的,但如果只片面地强调＂疏通＂和＂导读＂,只在字词上兜圈子,不认真挖掘分析教材的深层意蕴,深化教学内容,很难完成文言文教学的目标。《高中语文新课程标准》指出＂中学生要具有阅读浅易文言文的能力＂和＂初步具有鉴赏文学作品的能力＂。阅读和鉴赏文言作品,包含鉴赏它的思想内容、

《母亲》心理描写分类例说

＂心理活动是无声的语言＂。心理描写是指人物在特定环境下的内心世界和思想活动的描写,是塑造人物形象的一种重要手段。它能够直接写出人物的七情六欲,把单靠外部形象难以表现的内心感受揭示出来。在作品中,心理描写往往是与行动描写,语言描写结合起来,起画龙点睛的作用。

质子陶瓷电池氧电极材料设计及稳定性研究进展

质子陶瓷电池(PCCs)可广泛用于发电、储能和可持续化学合成等研究领域,其工作温度适中、效率高,具有广阔的应用前景。然而,在中低温时,PCCs氧电极的氧析出反应(OER)和氧还原反应(ORR)动力学缓慢,材料稳定性差,导致其难以高效、稳定地运行。因此,设计和开发活性高、稳定性良好的氧电极对促进PCCs技术的发展至关重要。本工作探讨了PCCs氧电极的材料组分、结构与电化学性能之间的关系,重点阐述了影响氧电极材料稳定性的因素,分别讨论了电解质–氧电极界面,氧电极在高湿度、含CO_(2)气氛和含Cr气氛下的稳定性,以及抑制其衰减的策略,并就氧电极材料设计及未来发展方向进行了展望。

昭通市农田土壤和蔬菜重金属污染评价及相关性分析

以昭通市农田区域为研究对象,采用点对点协同采样的方法对昭通市农田土壤和蔬菜进行采集,测定了As、Pb、Cu、Zn、Cd和Cr这6种重金属含量.使用地累积指数和潜在生态风险指数对土壤重金属污染进行评价,利用健康风险模型评估蔬菜对人体产生的风险情况.结果表明,研究区土壤存在Cu、Zn、Pb、Cd和Cr污染,相较于农用地风险筛选值,超标率分别为34.35%、6.87%、2.29%、80.15%和6.11%;蔬菜存在Pb、Cd和Cr污染,相较于食品中污染物限量,超标率分别为6.87%、15.27%和36.64%.土壤污染评价表明,土壤重金属Cd存在强生态风险,其余重金属存在轻微生态风险.人体健康风险评估模型显示,非致癌风险及致癌风险均超过可接受范围,且对儿童的影响更大.相关性分析表明,土壤中的As对蔬菜吸收Cu和Zn具有拮抗作用,而土壤中Cr对蔬菜吸收Cu和Zn具有促进作用.

基于PMF 模型和地理探测器的土壤重金属源解析及影响因素分析

以丽江市为例,在研究区内采集93个土壤样品,测定土壤pH、有机质、重金属砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)和铬(Cr).通过正定矩阵因子分解(PMF)模型探讨研究区内的重金属来源,将7种重金属与13个影响因子结合地理探测器分析影响因素的影响力.结果表明,研究区内的土壤重金属ω(As)、ω(Hg)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Pb)、ω(Cd)和ω(Cr)的均值分别为17.55、0.19、86.75、164.84、28.95、0.39和167.87 mg·kg^(−1),除As和Pb外均超过云南省土壤背景值;在空间分布上,Cu和Cr的含量高值主要集中在玉龙纳西族自治县,As、Hg、Pb和Cd的高值区主要在宁蒗彝族自治县,Zn含量高值主要集中于华坪县;通过相关性分析和PMF模型发现研究区内重金属As和Hg的主要来源是工业源,Zn的主要来源是交通污染源,Cr和Cu的主要来源是自然源,Cd和Pb的主要来源是农业源;经过地理探测器的因子探测器发现,土壤pH和有机质(OC)对7种重金属含量具有较强的解释力;交互探测发现,不同影响因子交互后的结果为非线性增强或双因子增强,其中,OC和pH交互作用是重金属空间分异的主导因素,为丽江市的土壤环境健康保护和可持续发展提供重要的科学依据.