镍-镓酸镧复合阳极的研究

制备了多种镍-镓酸镧(LaGaO3)复合阳极,并以Ni-LaGaO3为复合阳极,系列Sr、Mg和Co掺杂的LaGaO3为电解质,Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-LaGaO3为复合阴极,组装单电池。用极化、交流阻抗等技术,对阳极电化学性能进行研究,测试了电池的功率输出特性。Ni-LaGaO3复合阳极的最佳焙烧温度约为1 200℃,焙烧温度显著影响阳极/电解质界面的欧姆电阻和极化电阻。Ni-LaGaO3复合阳极的性能,依赖于所负载电解质及电极中掺入的LaGaO3的性质。随着电解质中Co含量的增加,电池的欧姆电阻减小、电极活性增加,单电池的最大输出功率密度提高。Ni-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)|La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3(LSGMC8.5)|SSC-LSGMC5电池在800℃、氢为燃料的条件下,最大输出功率密度达0.75 W/cm2;甲烷为燃料的条件下,最大输出功率密度达0.53 W/cm2。

镓酸镧基陶瓷燃料电池电极材料研究进展

综述了镓酸镧基陶瓷燃料电池电极材料的研究进展,对目前广泛研究的Ni负极材料研究中存在的问题和改进研究进行了详细的介绍,评述了掺杂LaMnO3等正极材料与镓酸镧电解质的化学相容性以及今后电极材料的发展方向．

锶镁搀杂的镓酸镧基固体电解质粉末制备方法的研究

制备锶镁掺杂的镓酸镧基固体电解质的湿化学法主要包括柠檬酸-硝酸盐合成法、溶胶-凝胶法、丙烯酰胺凝胶法及甘氨酸-硝酸盐燃烧法等;文章简要阐述了湿化学法制备锶镁掺杂的镓酸镧基固体电解质粉末的工艺流程、制备粉体性能及优缺点;并用X射线衍射对溶胶-凝胶法、甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备的粉体相组成进行了研究,结果表明甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备的粉体,具有较高的纯度。

高性能镓酸镧基电解质燃料电池

制备并用多种电化学方法研究了LaGaO3基高性能中温固体氧化物燃料电池的电极和电解质材料,组装出了高性能单电池.实验发现,Co掺杂的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3电解质中,Co含量的增加显著提高了电解质的氧离子电导率,电解质的氧迁移数略有减小,是非常好的中、低温燃料电池电解质.钴掺杂的电解质不仅显著减小了电池的欧姆电阻,而且减小了电池的阴、阳极极化过电位.以La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.11Co0.09O3为电解质时电池在1073、973、873K下的最大输出功率密度分别达到1.77、0.92、0.41W·cm-2,是非常有前景的电池体系.

Sr、Mg与Fe复合掺杂镓酸镧基离子导体的制备与电性能研究

探讨了采用固相反应法合成碱土金属 Sr、Mg 与过渡金属 Fe 复合掺杂的镓酸镧基 ABO_3型氧化物 La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.75)Mg_(0.20)Fe_(0.05)O_(2.815)(LSGMF);利用热分析仪、EDS、XRD、SEM、直流四端子法等对 LSGMF 复合氧化物的形成过程、微区成分、晶体结构、显微组织及导电性等进行研究。分析表明:样品的烧结温度不能低于1300℃;EDS 结果证实合成的 LSGMF 样品中杂质元素很少,纯度较高;XRD 分析表明:经1350℃烧结合成的 LSGMF 样品中出现了 LaSrGa_3O_7和 LaSrGaO_4等杂相,而经1400℃烧结则获得了单一正交钙钛矿结构;电性能测试结果表明:在400-850℃温度区间,其电导率与温度的关系符合 Arrhenius 定律,说明合成的复合氧化物LSGMF 为氧离子导体,且离子迁移活化能0.6656eV(<leV);Sr、Mg 和 Fe 复合掺杂氧化物 LSGMF 与仅 Sr、Mg 双掺杂氧化物LSGM 相比具有更高的离子电导率,说明少量过渡金属 Fe 的掺杂,可提高离子电导率。

镓酸镧基固体电解质制备方法的研究进展

综述了镓酸镧基固体电解质的制备方法:包括固相反应法和Pechini法、溶胶凝胶法、甘氨酸-硝酸盐燃烧法、硝酸盐分解法等湿化学方法。简要阐述了各种方法的工艺流程,制备粉体的特性及优缺点。最后展望了今后镓酸镧粉体制备方法的研究发展方向。

镓酸镧基固体电解质离子导电性与价电子结构的关系

文章应用固体与分子经验电子理论计算了镓酸镧基固体电解质材料的价电子结构,计算结果表明,1/(nAnB)随x及y增加而增加。实验结果表明,当x、y小于20%时,电导率σ随x、y增加而增加,并随1/(nAnB)增加而电导率σ增加,通过价电子结构的计算,可预测不同成分的LSGM的电导率。

湿化学法制备锶镁掺杂镓酸镧基固体电解质材料的研究进展

本文综述了国内外学者采用湿化学法制备锶镁掺杂的镓酸镧基固体电解质(LSGM)的研究现状。阐述了每种制备方法的制备过程和主要特点,并同传统固相反应法进行了比较。最后对LSGM材料进一步研究的方向进行了展望。

掺杂镓酸镧基固体电解质的研究进展

综述近几年掺杂镓酸镧基固体电解质的研究进展,分析了掺杂LaGaO3结构及导电机制,讨论了碱土、过渡金属及杂相对掺杂镓酸镧固体电解质的导电性的影响,描述了掺杂镓酸镧固体电解质的应用前景,指出了尚存在的问题及解决问题的途径。

硅酸镓镧、钽酸镓镧和铌酸镓镧的声表面波传播特性

计算了硅酸镓镧、钽酸镓镧和铌酸镓镧的不同切向和传播方向的声表面波(SAW)传播特性,并对其和石英晶体上相应切向和传播方向的SAW传播特性做了对比分析.计算结果表明,这3种材料的SAW传播速度一般比石英低1km/s左右;和石英一样,具有零温度切向和纯模方向;机电耦合系数k2却远高于石英,其中钽酸镓镧的k2最大.对不同材料常数进行了对比计算,结果表明,不同材料常数的SAW传播特性有明显的差异,其中以频率温度系数差异最大.

钽酸镓镧与石英声表面波传播特性对比研究

钽酸镓镧(LGT)是近年研制出的新型压电材料。计算了这种材料在不同切向和传播方向的声表面波传播特性,并和石英晶体上相应切向和传播方向的声表面波传播特性进行了对比分析。计算结果表明这种材料的声表面波传播速度一般比石英低1000 m/s左右,和石英一样,具有零温度切向和纯模方向,但它的机电耦合系数K2却远高于石英。还对目前报道的LGT的不同材料常数进行了对比计算,计算结果表明不同材料常数的声表面波传播特性有明显的差异,其中以频率温度系数差异最大。

大尺寸Y方向钽酸镓镧压电晶体生长及性能研究

成功采用提拉法生长了尺寸φ80 mm×100 mm的Y方向钽酸镓镧压电晶体,晶体整体透明、无包裹体。采用LCR电桥测量了晶体的相对介电常数,采用谐振-反谐振法测量了压电应变常数。研究了头尾之间性能差异性,头尾频率常数均匀性达到99.95%,表明晶体存在良好的性能均匀性。此外,还对(010)晶面进行了摇摆曲线和频率温度系数测试,测得FHMW和TCF值分别为38.5″、1.23ppm/K。

用柠檬酸-硝酸盐合成La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.85)Mg_(0.15)O_(3-δ)及其性能

用柠檬酸-硝酸盐水系溶液为前驱体合成了具有钙钛矿结构的中温电解质La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.85)Mg_(0.15)O_(3-s-δ)(LSGM)。用DTA-TGA和X射线衍射仪分析了LSGM材料中钙钛矿相的形成过程,用热膨胀仪和交流复阻抗谱研究了样品的烧结、热膨胀和电学性能。研究结果表明:用柠檬酸-硝酸盐溶液制备LSGM所得到的非晶产物在800℃时开始形成钙钛矿相,1400℃烧结6 h已经完全转变成稳定钙钛矿相,LSGM样品在1450℃烧结6 h,相对密度已经达到98％。1450℃烧结6 h的LSGM样品阻抗谱研究表明:与固相法制备的LSGM相比,用柠檬酸-硝酸盐溶液合成的LSGM晶界电阻和杂相电阻都很小,不影响样品的电导。表明用湿化学法合成LSGM有利于提高纯度,改善导电性能。850℃时样品的电导率为6.0×10^(-2)S/cm,900℃时单电池的最大输出功率密度为12.2 mW/cm^2,短路电流密度达刭55.2 mA/cm^2。

La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)的甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备和表征

分别采用固相反应法、甘氨酸一硝酸盐燃烧法合成了具有钙钛矿结构的中温固体电解质La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)(LSGM)。用XRD、直流四电极和扫描电镜分析了电解质的晶体结构、电化学性能和显微结构。扫描电镜分析表明:用甘氨酸一硝酸盐燃烧法制备LSGM成相温度低,1400℃烧结2h即可获得单相的LSGM。SEM表明烧结体具有良好的微观结构。用甘氨酸一硝酸盐燃烧法制备的LSGM在850℃时的电导率为0.1 S·cm^(-1),高于固相反应法制备的样品的电导率。与固相反应法制备LSGM相比,用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成LSGM有利于降低烧结温度,提高纯度,改善电解质的性能。

柠檬酸盐法制备的La_(0·8)Sr_(0·2)Ga_(0·8)Mg_(0·15)Co_(0·05)O_3夹层对阴极性能的影响

考察了在Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)/LSGMC5界面中加入柠檬酸盐法合成的LSGMC5夹层对界面的影响。考察了含不同温度焙烧的LSGMC5夹层的SSC-LSGMC5/LSGMC5/LSGMC5组合的微观结构及电化学性能。当夹层焙烧温度高于1 623 K时,夹层与电极的结合优于无夹层的电极/电解质界面,具有大的两相界面面积及三相界面长度。制备的组合的氧还原性能依赖于夹层以及电极的焙烧温度,含有1 673 K烧结夹层、1 123 K焙烧电极的样品具有最高的活性。与含固相法制备的LSGMC5夹层的样品相比,采用含柠檬酸盐法制备的夹层的组合具有更小的欧姆电阻及更高的氧还原活性。

镓在新能源领域的应用

镓是重要的半导体原材料,随着科技的发展,镓产品将逐步渗透到新能源等领域。本文简单介绍了发展新能源的紧迫性和新能源的发展方向,重点介绍了使用镓产品的几种新能源形式的市场前景,以及分析了当前市场镓产品的发展前景。最后,指出了氧化铝生产企业加强金属镓回收的必要性,镓产品生产企业加强提纯技术的必要性,以及及时关注市场动态、重视新产品研发的重要性。既有利于保护稀散金属资源,又能提高企业的盈利能力。

LSGM固体电解质研究进展

综述了有关Sr、Mg掺杂镓酸镧(LSGM)固体电解质的研究进展,分析了LSGM的合成、结构及导电性,描述了LSGM基础上掺杂其他金属离子的研究结果,指出了存在的问题及今后研究的发展方向。

LGT晶体高温电阻率与全矩阵材料系数表征

基于声表面波(Surface acoustic wave,SAW)技术的无线无源器件是在极端条件下工作的首选传感器,其中压电衬底在高温环境下的稳定性是影响SAW器件性能的关键因素。钽酸镓镧(LGT)晶体因电阻率高和稳定性好,是SAW器件理想的高温压电衬底。为了全面评估LGT晶体的高温电阻率和材料系数稳定性,本工作分别测试了纯LGT和掺铝钽酸镓镧(LGAT)晶体在氧气、氮气和氩气气氛中的高温电阻率,并采用超声谐振谱(Resonant ultrasound spectroscopy,RUS)技术定征了纯LGT晶体高温全矩阵材料系数。电阻率测试结果显示,在不同气氛下LGT晶体的高温导电行为明显不同,纯LGT晶体在400~525℃范围内,氮气中的电阻率最高;在525~700℃范围内,氩气中的电阻率最高,700℃电阻率高达2.05×10^(6)Ω·cm;而对于LGAT晶体,在整个测试温度区间氮气中的电阻率均最高,700℃电阻率达1.12×10^(6)Ω·cm,略低于纯LGT晶体。高温全矩阵材料系数测试结果显示,室温~400℃范围内,LGT晶体的电弹性能稳定,随着温度升高,弹性系数略有降低,而压电系数d11几乎保持不变。以上结果表明,LGT晶体在高温下具有非常高的电阻率和材料稳定性,适合作为压电衬底用于制备高温压电器件。本工作的研究结果为LGT基高温压电器件的设计与制备奠定了基础。

LaGaO_3基固体电解质在SOFC中的应用

对锶镁掺杂镓酸镧 (La0 .9Sr0 .1 Ga0 .8Mg0 .2 O2 .85,简写为LSGM 10 2 0 )固体电解质的电化学性能进行了初步研究 ,并测试了以之为电解质 ,Ni-CeO2 为阳极 ,La(Sr)MnO3为阴极的氢 -氧燃料电池 (SOFC)的伏安特性 .用能谱 (EDAX)分析了测试电池横截面各种元素的分布情况 .结果表明 :得到的LSGM 10 2 0电解质有较高的中温和高温离子电导率 ,在不同的温度范围氧离子迁移数均接近于 1.测试电池的最大输出功率密度和最大电流密度分别为 67.7mW·cm- 2 和 12 6.3mA·cm- 2 .EDAX结果显示 ,作为电解质主元素之一的Ga发生了从电解质到阴极的扩散过程 ,而作为阳极主成分之一的Ni也扩散到了电解质中 .电池材料组份之间的相互扩散过程可能是导致测试电池输出功率和电流密度偏低的主要原因 .可以认为 ,要使LSGM在SOFC中得到更广泛的应用 ,必须改善它的化学稳定性 .

La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(2.85)固体电解质合成及其性能

在NH4OH-(NH4)2CO3沉淀体系中用相转移分离法制备了La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85(LSGM1020)固体电解质前驱体,并在较低的烧结温度得到了纯度较高,杂质含量低的电解质陶瓷。用XRD,Raman光谱,直流四电极,交流阻抗谱和扫描电镜分析了电解质的晶体结构,电化学性能和显微结构。XRD和Raman分析表明LSGM1020电解质具有菱方钙钛矿结构,800oC时测量得到的氧离子电导率达到0.12Scm-1。SEM和交流阻抗分析表明,烧结体具有良好的微观结构。采用相转移分离法合成LSGM1020有利于降低烧结温度,改善电解质的性能。