固体氧化物电解质膜反应器在非均相催化中的应用

固体氧化物电解质池用作膜反应器 ,可以共生电能和化学产品 ;通过固体电解质电势分析法与动力学测量相结合可进行非均相催化反应机理研究 ;该膜反应器还可用于催化剂活性的电化学改性研究。本文主要从以上

固体氧化物电解质膜反应器中甲烷在Li／TiO2上的氧化偶联

以Li2CO3为锂源,制备了Li/TiO2膜,并用TG-DTA和XRD等技术对其进行了表征,由TG-DTA结果并结合XRD图谱可知,陪烧过程中发生了化学反应,并形成新的物相Li1.33Ti1.66O4。在YSZ固体氧化物电解质反应器中研究了甲烷在Li/TiO2膜上氧化偶联,考查了预混合、电化学两种方式供氧时甲烷分压、反应温度及停留时间等对甲烷转化速率、各产物生成速率和选择性等影响,比较了两种方式供氧时反应速率、目标产物选择性,并基于实验结果对反应机理进行了分析。结果表明,提高甲烷分压和反应温度对甲烷转化速率和目标产物选择性有利;提高预混合时氧分压或电化学供氧时的电流均能使反应速率增大,但CO2生成速率显著增加,导致目标产物选择性减小;在相同的反应温度、甲烷分压和氧通量条件下,电化学供氧时,催化剂膜上氧浓度较大而气相氧浓度较小,甲烷的转化速率及C2选择性明显大于预混合供氧。

用固体氧化物电解质装置对金属溶液进行电解脱氧

用自组装的氧化物 Zr O2 (Mg O)固体电解质电解脱氧装置 ,研究了 142 3～ 1873K范围内铜液和钢液的脱氧反应 ,并对其脱氧反应机制进行了讨论。结果表明 :氧含量为 0 .45 %的铜液 ,经本装置脱氧 70 m in后 ,氧含量可降到 0 .0 3% ,脱氧率达 90 % ;氧含量为 0 .0 0 18%的钢液 ,经本装置脱氧 2 0 min后 ,氧含量可降到 0 .0 0 0 2 % ,脱氧率大于 90 %。这充分证明了该固体氧化物电解质电解脱氧装置的可用性。

无机氧化物固态电解质的研究进展

无机固态电解质具有安全性高及电化学窗口高等优点,在固态锂离子电池中具有很大的应用潜力。介绍了无机氧化物固体电解质的特点和性能,综述了无机氧化物固态电解质的制备和改性研究进展,并重点阐述了无机氧化物固态电解质的掺杂改性、包覆改性及复合改性方法,最后对其进行了总结与展望。

稀土改性锂基氧化物固态电解质研究现状与展望

全固态锂电池具有能量密度高和安全性好等优点,成为新能源领域的研究热点。固态电解质作为全固态锂电池的核心部分,决定了电池的能量密度、循环稳定性以及安全性等。其中,氧化物固态电解质因离子电导率高、电化学窗口宽、力学性能优异而备受青睐,所涉及的研究体系主要包括石榴石型、NASICON型以及钙钛矿型固态电解质。然而,烧结温度高、室温离子电导率低、结构不稳定使其难以满足实际应用。本文概述了石榴石型、NASICON型以及钙钛矿型氧化物固态电解质近年的研究现状和存在的问题;总结了具有大离子半径、高价态、低电负性、可变配位数和4f5d电子结构的稀土离子在改性氧化物固态电解质时起到的增加致密度、提高离子电导率以及稳定高离子导电晶相的作用;分析了当前稀土改性氧化物固态电解质面临的主要科学问题和技术瓶颈;最后,对未来稀土改性氧化物固态电解质发展方向进行了展望。

钴掺杂对氧化物燃料电池电解质Ce_(0.8)Y_(0.2)O_(1.9)性能的影响(英文)

采用共沉淀法制备了细的Ce0.8Y0.2O1.9(YDC)粉末,并将其应用于钴掺杂的YDC电解质材料。研究了钴元素对材料烧结性能和电性能的影响。结果表明,钴元素显著增加了材料的密度(烧结温度在1000℃时,其密度超过理论密度的98%)和电导率(750℃时0.99S/m),同时还发现小于1μm尺寸的晶粒具有高的电导率。

降低新能源汽车氧化物基固态电池界面阻抗的研究

氧化物基固态电池具备高能量密度与高安全性能的优势。然而,较大的界面阻抗是制约其发展的最大障碍。采用金属铝与聚氧化乙烯修饰层分别处理正负极界面的高阻抗问题,从而降低电池极化。在负极侧,由于铝与锂具有较高的反应活性,将界面阻抗由原始的632.5Ω/cm^(2)降低至31.2Ω/cm^(2)。在正极侧,由于聚氧化乙烯薄膜缓冲层具有较好的延展性,因此能够提供良好的界面柔性接触,使正极界面阻抗由原始的1457.2Ω/cm^(2)降低至60.3Ω/cm^(2);全电池总阻抗由最初的1638.1Ω/cm^(2)降低至298.7Ω/cm^(2)。得益于界面阻抗的降低,钴酸锂/金属锂全电池的循环寿命获得显著提升,0.1C循环100圈后,容量保持率由最初的仅43.3%提升至95.1%。1C循环500圈后的容量保持率由未经处理的5.1%提升至72.3%。

电解质膜反应器中电化学供氧和预混合供氧对甲烷氧化偶合的影响

在固体氧化物电解质膜反应器 ( Ag|YSZ|Ag)中研究了甲烷的氧化偶合 ,比较了电化学供氧和预混合供氧两种方式对反应的影响。结果表明 ,电化学供氧时 ,C2 的生成速率和选择性均高于预混合供氧 ;且随着供氧速率的增加 ,两种供氧方式下 C2 的生成速率和选择性的差异更为明显。电化学供氧时 ,催化剂电极上的活性氧是由O2 - 在催化剂电极上氧化直接产生 ,活性氧种为强键吸附原子氧 O(γ)、弱键吸附原子氧 O(α)和气相原子氧 O( g) ,且 O( γ)和 O( α)按两个平行途径产生。强键吸附原子氧 O( γ)有利于 C2 烃形成 ,弱键吸附原子氧 O( α)

溶胶凝胶法制备CeO_2基固体电解质材料及性能表征

以硝酸亚铈和柠檬酸为主要原料,采用溶胶凝胶法制备Ce0.85Sm0.15O1.925电解质材料。用XRD、SEM和电化学交流阻抗谱(EIS)对其表征,研究柠檬酸用量(n值)、热处理温度这两个因素对粉体掺杂效果和电解质导电性能方面的影响。结果表明:相同热处理温度(500℃),n=1.2时,掺杂粉体的晶格常数为0.54321 nm,电解质的σbulk(500℃)可达到0.0072 S·cm-1;相同n值(n=1.0),热处理温度600℃时,掺杂粉体的晶格常数为0.54318 nm,电解质的σbulk(500℃)可达到0.0078 S·cm-1。

基于专利的无机固态锂电池电解质技术发展研究

商业化的锂电池大多采用液态电解质作为电解质体系,存在电化学和热稳定性不足、安全性差等问题。无机固态电解质取代传统的液体电解质,可以解决传统锂电池的安全性问题,并具有高电化学稳定性、高机械强度等优点,是当前储能领域的研究热点。本文以全球无机固态电解质专利为研究对象,采用专利数据挖掘方法,梳理了主要机构技术布局、竞争优势、核心技术、最新技术发展趋势,提出了关注国家重大需求、加快关键技术研发、重视专利保护战略等建议。

高温固体氧化物燃料电池实验演示

介绍一种高效低污染的新型能源——高温固体氧化物燃料电池的工作原理及其演示实验装置

Al_2O_3掺杂方式对Ce_(0.8)Sm_(0.2)_(1.9)电解质结构和性能的影响

研究了Al_2O_3掺杂方式对Ce_(0.8)Sm_(0.2)_(1.9)(SDC)材料性能的影响。用XRD、SEM、XEDS和热膨胀系数仪等检测手段对样品的晶体结构、力学、热学、显微结构和微区元素进行检测分析。结果表明:采用低温燃烧一步合成法制备的样品其力学性能、烧结性和离子电导率均优于采用铝溶胶直接添加法所制备的样品,其主要原因在于铝溶胶直接添加法会在SDC材料中产生残留Al_2O_3,并富集在晶界处形成晶界夹杂,阻碍了氧离子迁移。

过渡金属离子对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)电解质离子导电性的影响

本文研究了掺杂过渡金属离子(Ni^(2+)、Cu^(2+)、V^(5+)、Mn^(2+))对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)材料离子导电性的影响。用电化学阻抗谱、SEM、XEDS等检测手段对样品的离子导电性、显微结构和微区元素进行了检测分析,并对影响机理进行了探讨。结果表明:掺杂过渡金属离子对SDC电解质材料的离子电导率有不同程度的影响,且主要是对晶界离子电导率产生较为显著的影响。Ni、Cu对SDC晶界离子电导率的提高相对较为显著,从而导致其对宏观离子电导率的提高也较为显著;其它过渡金属离子和铝离子对SDC电解质晶界离子电导率提高作用相对较小,故而对其宏观离子电导率的提高作用也较小。

过渡金属氧化物对Sm掺杂氧化铈材料烧结行为及性能的影响

本文研究了掺杂过渡金属氧化物(NiO、CuO、V_2O_5、MnO)对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)材料烧结行为、力学和热学性能的影响。结果表明:掺杂过渡金属离子可以在不同程度上促进SDC电解质材料的烧结,提高SDC电解质材料力学性能,但对材料热膨胀系数的影响相对较小。其中,NiO、CuO对SDC材料烧结行为和力学性能的影响较为显著。

高温固体电解质燃料电池发电装置

1成果介绍及技术指标 将燃料的化学能在电化学电池中直接转化为电能，此电化学电池是由固体氧化物电解质和透气性电极所构成。燃料气导向电池的一个电极，而氧化剂（空气）导向另一个电极。单电池的电动势约1．0V。通过单电池在电池堆内的不同连接，以保证获取必要的电压和功率。发电装置完全自动化，可以长期无人操作。

混合工艺对氧化物/硫化物复合固态电解质电化学性能的影响

随着新能源汽车的普及,全固态电池由于其高安全性和高能量密度而受到广泛关注.氧化物/硫化物复合固态电解质兼具硫化物的低晶界电阻、室温加工性与界面电阻以及氧化物优异的电化学稳定性和低成本等优点,成为研究的热点.但是目前复合固态电解质中氧化物的质量分数过低(w<10%),限制了成本的进一步下降和稳定性的进一步提高.以Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)/Li_(8)P_(2)S_(9)(LPS)复合电解质作为示例性体系,通过对不同混合工艺的探究,成功制备了氧化物粒径细小且分散均匀的复合固态电解质,获得更高的离子电导率和对锂循环性能.以此组装的全固态电池在100次循环后,容量保持率高达99%,显示出卓越的电化学稳定性.

SrCe_(0.95)Y_(0.05)O_(3-δ)在中温区的电化学性质及其在常压合成氨中的应用

SrCe0 .95Y0 .0 5O3 -δ是一种高温质子导体 ,本研究采用溶胶 -凝胶法合成了SrCe0 .95Y0 .0 5O3 -δ纳米粉体 ,并以该粉体烧制得固体复合氧化物电解质陶瓷 ,测定了其在中温区间 ( 4 0 0～ 60 0℃ )的电导率 ,结果表明不同气氛对其电导率有很大影响 .用该陶瓷在固态质子传导电池中常压下以氮气和氢气为原料合成了氨 ,并研究了影响氨合成的关键因素 ,确定了合适的工作温度 ,在常压下 480℃时氨的产率可达 10 -9mol/(s·cm-2 )以上 .

过渡金属氧化物对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)晶体结构的影响

以低温燃烧合成工艺制备掺杂粉体,研究过渡金属氧化物(NiO,CuO,MnO_2,V_2O_5等)对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)(SDC)电解质晶体结构的影响。用XRD,SEM,TEM等检测方法,表征Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)粉体掺杂过渡金属氧化物后晶体结构发生的变化。结果表明:SDC晶体掺杂过渡金属后,晶格发生不同程度膨胀,其中,掺杂NiO和CuO对SDC晶格产生的膨胀效果最为显著。SDC晶体结构的变化,必将引起其离子导电性、热学性能等重要性能的变化。

管式SO-DCFC的制备及特性研究

固体氧化物直接碳燃料电池(SO-DCFC)因其燃料适应性广、能量转化效率高、污染物排放低等优势,被认为是一种具有广泛应用前景的发电装置。以8%氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为电解质,通过提拉YSZ浆料制备了一种管式SO-DCFC,分析了浆料配比对SO-DCFC性能的影响,并利用X射线衍射、扫描电镜分析SO-DCFC的微观结构。利用脱灰半焦作为SO-DCFC的燃料,分析了电池的电化学特性。结果表明该SO-DCFC在850℃时开路电压达到0.8V左右,最大功率密度达到22 mW/cm^2,最大电流密度达到137 mA/cm^2。