低温燃烧合成氧化钆掺杂氧化铈粉体

采用低温燃烧合成制备了Gd2O3掺杂CeO2(gadoliniadopedceria,GDC)纳米粉体。差热/热重分析结果表明,硝酸铈/柠檬酸凝胶的 点火温度约为230℃。探讨了有机还原剂、点火方式等对掺杂CeO2纳米粉体比表面积的影响。有机还原剂对粉体的比表面积有较大的影响, 当体系中同时添加柠檬酸、乙酸和乙二醇作为还原剂时,燃烧合成的CeO2粉体比表面积最大,为41.116m2/g。点火方式对粉体的比表面积影 响较小。在空气中于650℃焙烧2h后,掺杂CeO2粉体为立方萤石结构,晶胞常数为0.5430nm。

通过溅射与退火制备的用于固体氧化物燃料电池的氧化钆掺杂氧化铈电解质隔层

采用溅射或溅射与退火相结合的方法制备了一系列氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)隔层,并考察了其对固体氧化燃料电池性能的影响.结果表明,200°C下溅射获得了立方结构氧化钆掺杂的氧化铈均匀薄膜,在900–1100°C范围内的退火处理使得GDC薄膜致密,从而有效阻止了氧化钇掺杂的氧化锆电解质与阴极材料之间的反应,大幅度提高了电池的电化学性能.

氧化钆掺杂氧化铈的分子动力学模拟

为了研究氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)在不同掺杂浓度下的晶格变化情况及工作机理,以牛顿第二定律为基础,建立了GDC的微观原子模型,采用分子动力学模拟的方法系统计算了工作状态下的GDC.计算结果显示:随掺杂浓度的增加,GDC晶格常数、O2--O2-最近邻距离不断增加,Ce4+-O2-、Gd3+-O2-最近邻距离却不断减小,且由当前常用的4种势函数计算的晶格构型并无太大差异.在模拟过程中,O2-的扩散系数随掺杂浓度的增加先增大后减小,当氧化钆浓度为8%左右时,扩散系数达到最大.

添加铋之氧化钆掺杂氧化铈对烧结性能的影响

采用溶胶凝胶法制备氧化钆掺杂氧化铈(GDC)纳米粉体,根据阿基米德原理测定烧结试样的体积密度和相对密度,采用扫描电子显微镜观察1250℃下不同氧化铋添加量的GDC断面形貌。分析和探讨了氧化铋含量对GDC纳米粉体烧结密度的影响和作用原理,得出了氧化铋3%的最佳添加量。

氧化钆掺杂氧化铈势函数的综述

掺杂氧化钆的氧化铈(GDC)作为电解质被广泛用于固体氧化物燃料电池中。由于实验条件的限制,多采用分子动力学模拟技术研究GDC的相关性能。目前学术界存在几类描述GDC的势函数及对应的参数,但并没有文献对此做过较系统的总结。总结了目前广泛使用的几类参数,详细描述了各类参数的发展历程,分析了各自的优势及使用范围,并根据现有情况对该领域的可能趋势进行了大致的推断。

超低压等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池GDC电解质涂层

针对传统制备工艺难以高效制备致密的氧化钆掺杂氧化铈(GDC)电解质涂层,采用超低压等离子喷涂(VLPPS)技术和使用自制的Gd0.2Ce0.8O1.9团聚粉末,在150,250和350mm喷距下高效制备三种致密的GDC涂层.通过SEM,XRD和纳米压痕等方法表征了涂层的形貌、物相和力学性能.结果表明:三种GDC涂层均非常致密,均由未熔粒子、熔融粒子和气相团簇共同沉积而成;随喷距增加,GDC涂层沉积状态由液相沉积向气液沉积转变,涂层孔隙率从2.68%增加至8.62%,涂层力学性能下降,在150mm喷距下GDC涂层的力学性能最好,其硬度及弹性模量分别为7.3GPa和119.5GPa;GDC粉末在喷涂前后,无相变与择优取向产生.

Gd_2O_3掺杂CeO_2纳米粉体的烧结动力学

对Gd2O3掺杂CeO2纳米粉体进行了等速烧结实验研究。得出了试样的线收缩率、密度、气孔率随烧结温度的变化规律,回归出了描述这些物理量与烧结温度之间关系的动力学方程。

水热原位生长制备致密氧化铈基固体氧化物燃料电池隔离层

面向高性能固体氧化物燃料电池(SOFC)低成本制备及长寿命运行需求,提出了一种致密氧化铈基隔离层的制备方法.将阳极支撑半电池的Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(YSZ)电解质浸没于硝酸钆和硝酸铈水溶液中,并在180℃水热条件下处理36 h,获得了原位生长的致密Gd2O3掺杂CeO_(2)(GDC)薄膜;进一步将其与La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3–δ)阴极在1075℃共烧结,得到阳极支撑SOFC单电池.结果表明,水热原位生长制备的GDC隔离层连续且致密,组成约为Gd0.044Ce0.956O_(2)–δ,厚度约为0.23μm;阳极支撑单电池在750℃的欧姆阻抗约为0.101Ω·cm2,相较于传统丝网印刷GDC隔离层单电池降低了约38%,在室温加湿氢气燃料下的最大功率密度达到了约1.038 W/cm2,表现出较好的长期运行稳定性.报道的水热原位生长法能满足多构型、多尺寸SOFC致密隔离层薄膜的低成本规模化制备,具有工业应用前景.

电解质支撑电池的NiO-Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(1.95)阳极的制备及性能(英文)

采用流延法制备电解质支撑基片,结合丝网印刷电极制备了结构为NiO-GDC/8YSZ/LSM-SSZ的电解质支撑平板型单电池。NiO-GDC阳极烧结温度分别为1100、1150、1200、1250和1300℃,而LSM-SSZ阴极烧结温度固定为1100℃。对制备的电池样品分别进行了直流放电电流–电压(I–V)、交流阻抗(EIS)及扫描电镜(SEM)测试。I–V曲线显示,阳极烧温分别为1100、1150、1200、1250和1300℃的电池800℃测试所得最大功率密度分别为540、529、648、715和359mW/cm2。阳极1250℃烧结电池样品800℃下测试的最大功率密度值最优为715mW/cm2,极化电阻最小为0.276 cm2。阳极烧结温度对电池阳极的微结构及电性能影响显著,通过控制阳极烧结温度可得到优异的电池结构与性能。