双组分不同粒径YSZ-Al_2O_3水系稳定性料浆的制备与表征

研究摩尔分数为 8%的钇稳定化氧化锆 ( YSZ)微粉添加质量分数为 4%的 Al2 O3 ,并以阿拉伯树胶为分散剂所制备的料浆的稳定性 .给出一种可用以评价双组分不同粒径 YSZ-Al2 O3 体系料浆稳定性的简单方法 .得到具有一定粘度和流动性的适于注浆法制备 YSZ-Al2 O3 薄管的稳定性料浆 .研究结果表明 ,当料浆的 p H值为 4～ 5,阿拉伯树胶含量为 2 .4%～ 3 .2 %时 ,经球磨可配制出固相含量达 2 5%的稳定性良好的双组分不同粒径 YSZ-Al2 O3 注浆料 .p H值低于 6 .5的区域 ,YSZ在料浆的稳定性行为中起主导作用 ;p H值高于 6 .5的区域 ,Al2 O3 在料浆的稳定性行为中起主导作用 .

银基陶瓷复合电极的电性能及其在固体氧化物燃料电池中的应用

银基陶瓷复合电极可望在中低温固体氧化物燃料电池(SOFCs)、含碳燃料SOFCs和固体氧化物电解池(SOECs)中得到广泛应用。为优选出银基陶瓷复合电极的成分,本研究采用YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质,先将Ag-YSZ和Ag-GDC(掺钆氧化铈)材料制备成对称电极,测试其在空气下的阻抗谱,由此判断其作为阴极的性能;发现在相同的Ag含量时,Ag-YSZ的阴极极化电阻普遍低于Ag-GDC;当Ag的质量分数为65%时,Ag-YSZ的极化电阻最低,而对于Ag-GDC,Ag的质量分数是70%。然后采用空气中极化电阻最低的Ag-YSZ和Ag-GDC作为电极制备了SOFC单电池,并采用加湿氢气燃料对电池的电化学性能进行了测试。根据电池的阻抗谱数据,将极化阻抗的数值减去上述阴极阻抗的数值可得到阳极阻抗值,其结果和电池的输出特性均表明,Ag-GDC作为阳极的性能优于Ag-YSZ,即在本实验条件下,Ag-YSZ更适合用作阴极,而Ag-GDC更适合用作阳极。本研究不仅提供了关于银基复合电极材料的有用数据,还提供了一种测试SOFC阳极极化电阻的方法。

管式电解质支撑型直接碳固体氧化物燃料电池的浸渍法制备及电性能

管状电解质支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、电极选择范围广、易封接等优点,很适合应用于直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)现阶段的基础研究中。为实现管状电解质支撑型SOFC的便捷制备,本研究开发了管状YSZ(钇稳定化氧化锆)电解质支撑膜的浸渍法制备工艺。组装了电极材料为Ag-GDC(钆掺杂氧化铈)的电解质支撑型SOFC单电池。测试了单电池分别以加湿氢气和担载5%(w,质量分数)Fe的活性炭为燃料,环境空气为氧化剂的电性能。电池的开路电压接近理论值,且扫描电镜分析结果表明电解质膜致密。单电池以活性碳为燃料在800°C取得了280 m W?cm^(-2)的最大功率密度,接近其以加湿氢气为燃料的330 m W?cm^(-2)。交流阻抗谱结果表明YSZ电解质的欧姆电阻是影响电池性能的主要原因。DC-SOFC以恒电流1 A放电,运行了2.1 h,燃料利用率为36%。DC-SOFC二次装载碳燃料后的电性能几乎与初次的性能一样,表明制备的YSZ电解质支撑膜可稳定的应用于DC-SOFCs中。分析了DC-SOFC放电过程中电性能衰减的机制。

改进注浆法制备(ZrO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.08)电解质薄管的电学性能及应用

用改进注浆法制备出长度为 2 2 6～ 2 6 6mm ,厚度为 0 4～ 0 9mm ,相对密度为 96 7%的 (ZrO2 ) 0 .92 (Y2 O3 ) 0 .0 8电解质薄管 ,用SEM和交流阻抗谱研究了样品的微结构和电学性能 ,分析了烧结密度、晶粒和晶界对样品电学性能的影响 ,考察了用该电解质薄管组装的固体氧化物燃料电池的性能。结果表明 :样品的致密度随烧结温度的升高而逐渐增大 ,样品的微结构对其电学性能有强烈的影响 ,样品的电学性能随烧结密度的增加而增大 ,晶粒电导率和晶界电导率也随烧结温度升高而得以改善 ,16 5 0℃烧结的样品具有较好的烧结性能。单电池的最大开路电压和短路电流分别为 0 946V和 1 84A ,85 0℃时最大输出功率为 0 46W。

改进注浆法制备YSZ电解质薄管的烧结和电性能

用改进注浆法制备出８ｍｏｌ％钇稳定化氧化锆（ＹＳＺ）电解质长薄管，研究了ＹＳＺ电解质长薄管的烧结工艺，分析了烧结过程和Ａｌ２Ｏ３掺入量对其致密性的影响，确定了相应的烧结制度，并对所获得的ＹＳＺ电解质薄管的电性能进行了研究。研究结果表明：升温速度对ＹＳＺ 长薄管的性能有着重要影响，坯体中阿拉伯树胶在６００℃时被完全烧尽，１４００～１５５０℃的温度范围是烧结的重要阶段，这期间气孔率显著下降，致密性明显提高。加入适量的Ａｌ２Ｏ３有助于提高ＹＳＺ长薄管的致密性。样品的氧离子电导率随烧结密度的增大而提高。利用改进注浆法和上述烧结工艺在１６５０℃已烧制出相对密度为９６．７％、长度为２６６ｍｍ、厚度为０．４～０．９ｍｍ的ＹＳＺ电解质长薄管。

高孔隙率YSZ多孔陶瓷管的湿法制备及性能表征

以钇稳定化氧化锆 (YSZ)为骨料 ,优选出玉米粉为成孔剂 ,阿拉伯树胶为分散剂和粘结剂 ,采用注浆法制备出孔隙率为 49.0 %～ 6 4.1%的 YSZ多孔陶瓷管 .结果表明 ,以玉米粉为成孔剂 ,可制备出孔隙率较高、孔径分布均匀的 YSZ多孔陶瓷管 .升温速度对 YSZ多孔陶瓷管的性能有着重要影响 .在 2 2 0～ 440℃的温度范围内 ,阿拉伯树胶和玉米粉明显分解 ,并分别在 5 2 0℃后被完全烧尽 ,因此在此温度范围内升温速度不宜过快 .