中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba1-xSrxCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的制备与性能研究

采用固相法合成Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征。XRD测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ样品经1000℃,烧结10 h后形成了立方钙钛矿结构。从样品的电镜照片看出样品具有均匀的孔隙率,电解质(Ce0.85Sm0.15O1.925)-阴极(Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ)之间的界面结合良好。电化学交流阻抗测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ中掺入Sr可以明显地降低阴极的极化电阻,随着Sr含量的增多,阴极的界面极化电阻(RP)先减少后增大,当Sr的含量x为0.2时Rp值最小。以Ce0.85Sm0.15O1.925(SDC)电解质为支撑体,Ni0.9Cu0.1-SDC为阳极,Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ为阴极的单电池的最大功率密度在600℃时达到155 mW/cm2。实验结果表明Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。

固体氧化物燃料电池LaSrCu_(0.7)Fe_(0.3)O_4阴极材料的电化学性能研究

采用固相法制备了固体氧化物燃料电池阴极材料LaSrCu0.7Fe0.3O4,利用XRD和SEM对其物相结构和微观形貌进行了表征。该阴极材料与电解质Ce0.9Gd0.1O1.9(CGO)在900℃烧结24 h后不发生化学反应,且电极在850℃烧结4 h后,二者之间可以形成良好的接触界面。在不同温度和氧分压条件下,利用交流阻抗谱对其电化学性能进行测试。结果表明,LaSrCu0.7Fe0.3O4阴极在空气中700℃条件下测试得到的极化电阻为0.37 ohm·cm2。氧分压测试结果显示,电极上的氧还原反应过程主要有电荷的迁移过程和氧离子从空气-阴极-电解质的三相界面(TPB)向电解质的转移过程。

BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)离子-电子混合导体电导性能研究

用四电极法研究了 BaCo0．7 Fe0．2 Nb0．1 O 3-δ（BCFN）离子-电子混合导体的总电导率随温度的变化规律；通过阻塞电极法测量了 BaCo0．7 Fe0．2 Nb0．1 O 3-δ氧离子电导率随温度的变化规律；通过计算得到了电子电导率随温度的变化规律.研究结果表明,在温度低于550℃以下时,电子电导起了决定作用,随着温度的升高总电导率和电子电导率均呈现出显著增加的趋势,表现为 P 型半导体特征；当温度在550~650℃时,由于晶格氧的脱附,消耗了自由电子,导致电子电导率略有下降,使得总电导率表现出类似的变化规律,通过计算得到在550℃以下 BCFN 混合导体的电子电导的表观活化能为0．30 eV；当温度高于650℃以上时,由于氧空位增加导致氧离子电导率随温度升高迅速增大,使得总电导率又呈现增加的趋势,计算得到氧离子迁移活化能为1．18 eV；O 2-TPD 研究结果证明了在550~650℃时存在明显的晶格氧的脱附峰,晶格氧的脱附显著影响了 BCFN 混合导体电子电导率和总电导率.当温度低于650℃以下时,电子的迁移数接近100％,当温度高于650℃以上时,氧离子的迁移数迅速增大,900℃氧离子迁移数可达到8．97％.

W90Ni7Fe3合金制备工艺研究

本文采用传统粉末冶金方法制备了W0Ni7Fe3合金,重点研究了的合金粉末烧结过程工艺对合金性能的影响。升温至1440℃后钨粉迅速聚合长大,抗拉强度、硬度、密度也随之增加。1440℃烧结时间为30min时烧结坯延伸率最佳。