EDTA配合法制备beta-Al_2O_3固体电解质

以金属硝酸盐和乙二胺四乙酸(EDTA)为原料,采用EDTA配合溶胶-凝胶法制备了beta-Al2O3前驱粉料,并利用X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FTIR)、热分析(TG/DSC)、交流阻抗谱(EIS)和扫描电镜(SEM)等测试技术对beta-Al2O3的合成工艺进行了详细的研究。结果表明:该法合成beta-Al2O3前驱粉料的温度为1150℃,比固相反应法低了150℃,平均粒径约为42nm,具有较好的成型和烧结性能。将素坯在1630℃保温烧结,得到的烧结体相对密度为96%以上,300℃时beta-Al2O3固体电解质的离子电导率为0.026S·cm-1。

甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备Beta-Al_2O_3固体电解质研究

甘氨酸(GNP)为还原剂、硝酸盐为氧化剂,利用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备beta-Al_2O_3前驱粉料。利用热分析(TG/DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)和交流阻抗谱(EIS)等测试技术对beta-Al_2O_3的合成工艺进行研究。结果表明:该法合成beta-Al_2O_3前驱粉料的温度为1150℃,比固相反应法低了150℃,平均粒径约为42.0nm,具有较好的成型和烧结性能。将素坯在1620℃保温烧结,得到的烧结体的结构中Al(Ⅳ)和Al(Ⅵ)分别位于δ=45和δ=-6附近,相对密度为97.6%;350℃时的离子电导率为0.046S·cm^(-1)。

低温燃烧法制备掺杂NiO的Beta-Al_2O_3固体电解质

以Li_2O为稳定剂,柠檬酸(CA)为络合剂,采用溶胶-凝胶低温燃烧法制备掺杂Ni O的Beta-Al_2O_3固体电解质.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重/差热(TG/DSC)分析及抗弯强度、体积密度和交流阻抗测试研究了固体电解质的结构与性能.结果表明,当NiO的含量(质量分数)达到0.10%时,Beta-Al_2O_3固体电解质的形貌致密,β″相含量达到88.33%,相对体积密度为99.75%,抗弯强度为248 MPa,350℃下的电导率为0.108 S/cm.

Bi_2O_3基固体电解质材料研究进展

综述了近年来Bi2O3基固体电解质材料的研究进展情况。概述了Bi2O3基固体电解质材料的一般性质及掺杂剂对材料性能(特别是相成分和电导率)的影响,并对此材料抗老化相变的研究情况进行了总结。同时针对固体氧化物燃料电池的应用特点,提出了今后在Bi2O3基电解质研究中应重视的几个问题。

固体电解质β''-Al_2O_3制备工艺的研究

为了探讨固体电解质β''-Al2O3的制备工艺,采用热分析技术研究β''-Al2O3的形成过程,并通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)等考察煅烧温度及稳定剂Li2O的添加方式对电解质的相组成和显微结构的影响。结果表明,在Na2O-Al2O3体系中,β''-Al2O3从1300℃开始发生相转变。在Li2O-Na2O-Al2O3体系中,Li2O·5Al2O3比Li2CO3更容易稳定β''-Al2O3相,且烧结体的显微结构更为均匀。而如将Li2O·5Al2O3和Li2CO3稳定Na2O5Al2O3,能制得性能更优的电解质陶瓷。

LaF_3固体电解质气敏元件对SO_2敏感性的研究

以氟化镧 (掺杂 )的单晶片和多晶电解质管分别作为固体电解质 ,Sn、SnF2 为参比电极 ,Pt网为待测电极 ,构成Sn ,SnF2 LaF3Pt气体敏感元件。在温度范围 30 3 15～ 35 1 15K下对不同浓度的SO2 作了敏感性的研究 (氩气为稀释气体 )。实验发现以氟化镧单晶构成的电池比多晶电池响应的快 ,单晶电池可以在 5min内响应。测定了两种电池在不同温度、浓度范围内 ,电动势EMF同温度、气体分压的对数lgPSO2 关系 :单晶气敏元件在实验的温度范围内EMF随温度、浓度的变化较为灵敏 ;而多晶气敏元件在温度高时变得不灵敏 ;EMF同lgPSO2 拟合 ,线性关系较好 ,说明二者在实验条件下能较好的服从能斯特规律。

固体电解质La_(2-x)Ca_xMo_(1.7)W_(0.3)O_(9-δ)(0≤x≤0.2)的合成、表征及电性能

在氧离子导体La2Mo1.7W0.3O9的基础上,采用固相法合成了La位掺杂的Ca系列新型氧化物La2-xCaxMo1.7W0.3O9-δ(0≤x≤0.2)。通过XRD、Raman和XPS等手段对化合物结构进行表征,交流阻抗谱测试其电性能。结果表明:掺杂离子Ca2+的半径小于基质离子La3+的半径导致晶格收缩;Ca的掺杂在La2Mo1.7W0.3O9自身内置氧空位的基础上增加了额外的氧空位,提高了氧离子导体的电导率,550℃电导率由0.79×10-4S·cm-1(x=0.0)增加到1.5×10-4S·cm-1(x=0.16,0.2),电导率增加89.9%。

无机固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)的制备及掺杂改性研究进展

无机固体电解质由于其安全性能高、能量密度大等特点备受研究者的青睐。其中Garnet型锂离子无机固体电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)具有较高的离子导电率,较低的界面电阻,优良的稳定性能和电化学性能,在未来的全固态锂离子电池、锂空气电池等领域有着广阔的应用前景。主要从Li_7La_3Zr_2O_(12)的晶体结构、制备工艺和掺杂改性等方面详细阐述无机固态电解质Li_7La_3Zr_2O_(12)的研究进展。

中温SOFCLa_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)固体电解质的电性能研究

采用固相反应法制备了La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ(LSGM)固体电解质 ,XRD测试表明 ,经 15 0 0℃煅烧 2 4h后得到LSGM单相结构 ,采用交流阻抗测试技术对La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ的电性能进行了研究 ,结果表明La0 .9Sr0 .1Ga0 .8Mg0 .2 O3 -δ低温区电导率主要取决于晶界电导 ;而在高温区电导率主要取决于晶粒电导。低温下导电率激活能较高为 1.0 9eV ,高温的激活能较低为 0 .8eV。

薄水铝石固相反应法制备Na-β"-Al_2O_3固体电解质

以薄水铝石为原料制备Al2O3前驱粉体,随后添加Na2CO3和稳定剂MgO,并通过固相反应法来制备Na-β"-Al2O3电解质。研究中通过改变前驱粉体制备时的预烧温度和保温时间,以及高温烧结制度优化烧结工艺。用X射线衍射(XRD)和综合热分析仪(TG-DSC)等手段对粉末的结构和热性能进行了表征;样品的电导率测试用交流阻抗进行测试。结果表明,预烧温度和保温时间对产物的纯度有显著影响。1150℃保温2h所得到的前驱粉料,经高温烧结后所得到的产物中β"-Al2O3相含量最高,达到96.1%,300℃时样品电导率为0.013S/cm。

Al_2O_3掺杂对CeO_2基固体电解质性能的影响

利用四探针电阻测量法、SEM等手段研究了CeO2基固体电解质材料中掺杂Al2O3后的性能变化。实验发现,加入的Al2O3分布在晶界处,将会导致裂纹偏转,可以显著增加CeO2基材料的强度,最大弯曲强度对应的Al2O3添加剂量为3mol%。另外,掺杂Al2O3后由于热膨胀系数的差异,在CeO2中引入压缩性应力,可以抑制裂纹的进一步扩展。加入Al2O3还具有显著的促进烧结作用,但使电导率降低。

带有YSZ保护膜的Bi_2O_3基固体电解质燃料电池的制备及其性能分析

用带(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)(YSZ)保护膜的Bi_2O_3基固体电解质(Bi_20_3)_(0.75)(Y_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.75)-(Gd_2O_3)_(0.25)、(Bi_2O_3)_(0.08)_(0.25)和(MoO_3)_(0.25)做成燃料电池.在600～800℃,将其输出特性与用纯的(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)做电解质的燃料电池进行比较.Bi_2O_3基电解质燃料电池的输出功率高于YSZ电解质的,这是由于Bi_20_3基固体电解质具有较高的氧离子导电率;Bi_20_3基电解质燃料电池的开路电压比YSZ的低,是由于Bi_20_3基电解质中存在着一定的电子导电率.从材料的结构、机理上对所得结果进行了分析.

钠电池用Na/β″-Al_2O_3固体电解质制备技术研究进展

Na/β″-Al2O3具有高Na+传导性、较小的电子电导性、耐化学反应腐蚀和足够的机械强度而成为最受关注的固体电解质之一。综述了固体电解质Na/β″-Al2O3的基本生产工艺、原料选择和杂质控制及影响,介绍了关键生产工艺如粉末制备、成型技术和烧结工艺的最新进展,并展望了Na/β″-Al2O3固体电解质的未来应用和发展方向。

固体电解质Ba_xCe_(0.8)Ho(0.2)O(3-α)的导电性及其燃料电池性能

用高温固相反应法合成了BaxCe0.8Ho0.2O3-α(x=1.03,1,0.97)系列固体电解质,粉末XRD结果表明,各材料均为钙钛矿型斜方晶单相结构。用交流阻抗谱技术研究了材料在600～1000℃下、湿润氢气和湿润空气气氛中的导电性;研究了它们的氢-空气燃料电池性能;讨论了材料的非化学计量组成对其电性能的影响。结果表明,在600～1000℃温度范围内、湿润氢气和湿润空气气氛中,该系列材料的电导率随温度和钡离子含量的变化均与以该系列材料为固体电解质的氢-空气燃料电池性能随温度和钡离子含量变化的次序一致,即:非化学计量组成材料BaxCe0.8Ho0.2O3-α(x=1.03,0.97)具有较化学计量组成材料BaxCe0.8Ho0.2O3-α(x=1)高的电导率和氢-空气燃料电池输出功率密度,其中Ba1.03Ce0.8Ho0.2O3-α有最高的电导率(1000℃时、在湿润的氢气气氛中:2.10×10-2S.cm-1;在湿润的空气气氛中:3.46×10-2S.cm-1)和最大的氢-空气燃料电池输出功率密度(1000℃时:122mW.cm-2)。

Ba_(1.03)Ce_(0.8)Dy_(0.2)O_(3-α)固体电解质的合成及其离子导电性

用高温固相反应法首次合成了非化学计量组成的Ba1.03Ce0.8Dy0.2O3-α固体电解质样品,对其进行了X-射线衍射晶体结构测定,该样品为钙钛矿型斜方晶单相结构。分别用气体浓差电池方法和氢泵(氢的电化学透过)方法研究了它在600～1000℃下的质子和氧离子导电特性,并与化学计量组成的BaCe0.8Dy0.2O3-α固体电解质样品进行了比较。实验结果表明,Ba1.03Ce0.8Dy0.2O3-α的质子导电性优于BaCe0.8Dy0.2O3-α。Ba1.03Ce0.8Dy0.2O3-α在600～1000℃下氢气氛中的质子迁移数约为1,几乎是一个纯质子导体,而BaCe0.8Dy0.2O3-α在氢气氛中600～800℃下是一个纯质子导体,在高于800℃时是一个质子与电子的混合导体。这两个样品在氧气氛中均是氧离子与电子空穴的混合导体,具有几乎相同的氧离子迁移数。

ZrO_2-8mol%Dy_2O_3固体电解质燃料电池性能

将强碱介质中用水热法合成的立方相ZrO2-8 mol%Dy2O3纳米晶在较低的温度(1400℃)下烧结,制得了导电性固体电解质陶瓷样品.以该陶瓷作为固体电解质,Pt作电极材料组成氢-空气燃料电池,测定了不同pH介质中水热反应产物纳米晶的陶瓷样品在800～1000 ℃下的燃料电池性能.结果表明,该系列陶瓷样品的燃料电池均具有稳定的放电性能,燃料电池的短路电流密度随着水热反应介质pH值的减小而增大.在该系列陶瓷中,水热反应介质pH=9.95的陶瓷样品的燃料电池性能最高,在1000℃下,其短路电流密度为320 mA/cm2.

烧结Caβ~〃-Al_2O_3固体电解质性质的研究

采用直接烧结法制备了Caβ^(?)-Al_2O_3固体电解质。为了与用离子交换法从Naβ^(?)-Al_2O_3得到的Caβ^(?)-Al_2O_3比较,采用交流阻抗谱图法测定了576—1028K的离子电导率及电导活化能;用Wagner非对称极化技术测定了834—920K的电子电导及电导活化能。最后由所测数据计算了离子迁移数。 实验结果表明,直接合成的多晶Caβ^(?)-Al_2O_3,同用离子交换法制成的多晶Caβ^(?)-Al_2O_3一样,具有优良的性能。本测量结果为多晶Caβ^(?)-Al_2O_3的应用提供了必要的数据。

以CH_3COONa和Na_2S_2O_3为主体的高分子固体电解质的制备

以 CH3 COONa和 Na2 S2 O3 为主体 ,加入聚乙二醇和三官能聚醚 ,制得两种高分子固体电解质 ,其室温电导率分别达到 1 .8× 1 0 - 3 s/cm和 0 .8× 1 0 - 3

LaF_3固体电解质在SO_2气氛下的阻抗性能研究

用自制的La1-xCaxF3-x单晶和多晶固体电解质,运用阻抗谱技术研究了在0～100℃的范围内,在SO2的气氛下其电导率随温度、气体浓度变化的关系,并求出了相应的电导激活能。结果表明在SO2的气氛下,单晶和多晶的电导率比在空气气氛下有很大的提高,电导率在10-3～10-4S/cm的数量级之间。

β-Al_2O_3固体电解质的“电解—应力腐蚀”裂纹生长

当电解质隔板在使用中出现裂纹时,重要的问题是探求出,在工作应力下,该裂纹通过扩展,达到引起灾难性断裂的临界长度所需的时间。本工作研究了电解电流 Q_(?)对处于受力状态下的β-Al_2O_3电解质中裂纹生长速率 da/dt 的影响。探讨了电解条件下的持久断裂时间 T_(?)对起始应力强度因子 K_(?)的依赖关系。分析了裂纹尖端区域的钠流和钠沉积加速“电解—应力腐蚀”断裂过程的机理。指出,钠沉积对于裂纹扩展可能起着两种相反的作用。一方面,在主裂纹尖端钠尖积诱发微裂纹的合并,有可能加速裂纹扩展的进程;另一方面,当裂纹尖端的温度由于长时间的电解而升高,沉积钠可能软化并起着抑制裂纹生长的韧性相作用。