缺陷态对Y掺杂BaZrO_3的质子导电性的影响

核能是一种新型能源,其开发和利用对氢同位素分离和纯化提出了迫切要求.BaZrO_3基钙钛矿氧化物是一种有效分离纯化氢同位素的材料,本文采用高温固相法制备了BaZr_(1-x)Y_xO_(3-δ)(0≤x≤0.3)系列样品,射线衍射光谱分析表明Y的最大掺杂浓度在0.24—0.26之间.在600?C干燥氢气气氛下,由电化学阻抗谱测试可知,掺20 mol%Y的BaZr_(1-x)Y_xO_(3-δ)样品电导率可达σ=0.00150 S/m,较BaZrO_3基质材料的电导率高接近两个数量级.利用热释光谱和发射光谱研究了系列样品缺陷类型,结果表明BaZrO_3基质材料存在两种对质子传导有利的氧空位(VO);当掺入Y后,除氧空位之外,样品还出现了带负电的质子俘获型缺陷Y′′_(Zr),且Y'_(Zr)缺陷的数量随着Y掺杂浓度增加而增多;同时出现了缺陷陷阱深度变浅导致对质子俘获能力降低的现象,有利于提高质子导电性.本文通过发射光谱和热释光谱相结合,有效地研究了BaZr_(1-x)Y_xO(3-δ)材料的缺陷类型.

超细SnP_2O_7粉体的溶胶-凝胶法制备与表征

采用溶胶-凝胶法成功制备了SnP2O7粉体,并对粉体结构及形态进行了表征。结果表明,Sn(OH)4溶胶在低温(120℃)干燥制得的氧化锡易与磷酸反应,磷酸锡在120～150℃焙烧3.0～6.0h得到的粉体颗粒尺寸细小、均一。n(Sn)/n(P)≤0.625,焙烧温度介于600～650℃之间,焙烧时间为2.5h制备的SnP2O7颗粒粒径最小,在100nm左右。

新颖无机质子传导材料的研究进展

质子传导在燃料电池、气体传感及电致显色等领域有重要的研究前景.尤其是在燃料电池领域,由于其具有低污染、高效率、操作简单和寿命长等优点而被广泛应用.本文介绍了质子传导在质子交换膜燃料电池中的重要作用及工作原理,分析了质子交换膜的质子传导机理,并简要分析总结了近年来关于无机及其复合质子导体材料的研究进展.

全钒液流电池离子交换膜的研究进展

液流电池离子交换膜的主要作用是物理分隔正负极电解液同时又允许载电荷的离子的通过以实现完整的电流回路。全钒液流电池的电解液具有强的氧化性,且易于渗透而引起电池容量的降低,决定了其离子交换膜应具有独特的结构与性能。文中对近年来用于全钒液流电池的离子交换膜做了比较全面的归纳与分析,并对质子传导机理与膜的基本性能指标进行了阐述。

2-取代咪唑衍生物掺杂高温非水用Nafion质子交换膜的制备和性能

高温质子交换膜燃料电池所面临的一个主要技术障碍是高温低湿度环境下能够具有满足电池工作条件的膜的制备.本文通过所合成的2-取代咪唑衍生物与全氟磺酸树脂的掺杂,采用溶液重铸法制备了可以在高温无水条件下工作的质子交换膜.通过2-位疏水基团的接枝,实现了非水质子传导介质的咪唑环在膜内的固定,所制备的复合质子交换膜的导质子率在160℃无水条件下达到6.8×10-3Scm-1;而且相比全氟磺酸均质膜,其热稳定性也有所提高.采用静电力显微镜观察到了所制备的复合质子交换膜内相互连接的离子团簇的形成;结合其质子传导活化能,提出了所制备的复合质子交换膜在120℃以下质子传导以跳跃方式为主;在120℃以上,则以咪唑环的"钟摆"形式实现质子在膜内的传输.