新型固体氧化物燃料电池阴极材料Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5的电化学性能研究

采用固相法合成了固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料Ca2-xSrxFe2O5(x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20),利用XRD和SEM对其结构和微观形貌进行了表征。结果表明该阴极材料与固体电解质Sm0.8Ce0.2O1.9(SDC)在1000℃烧结时不发生化学反应,且烧结4h后,二者之间可形成良好的接触界面。利用交流阻抗谱技术对阴极材料的电化学性能进行研究,结果显示,阴极上的反应过程主要为电荷的迁移反应,其中Ca1.95Sr0.05Fe2O5电极在空气中700℃下具有最小的极化电阻为0.95Ω.cm2。当测试温度为700℃时,阴极电流密度为74mA.cm-2时,阴极过电位为100mV。

放电等离子烧结制备Ca_2Co_2O_5热电材料及其性能研究

以Co(NO3)2·6H2O、Ca(NO3)2·4H2O为原料,NaOH为沉淀剂,采用化学共沉淀方法制备了前驱物。该前驱物预烧后,利用SPS进行烧结获得纯相Ca2Co2O5块体。分别采用DTA TG、XRD和SEM对前驱体的热分解过程、Ca2Co2O5的形成过程进行了表征,并对其热导率进行了测试。结果表明:在pH=13.20获得所需化学计量比的前驱物。该前驱物在700～800℃预烧2h后,采用SPS烧结。烧结温度为800℃,压力30MPa,保温时间5min,可以获得纯相Ca2Co2O5块体。断口形貌为层状,晶粒长约1.4μm。热导率随温度的升高而降低。

阴极材料Ba_(0．5)Sr_(0．5)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_(3-δ)的制备和性能

用共沉淀法合成了具有单一的立方型钙钛矿结构的新型阴极材料Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0．2O3-δ,研究了材料的电导率和热膨胀系效与温度的关系．结果表明,前驱体在1100℃煅烧3 h后形成具有单一的立方型钙钛矿结构尺寸小于1μm的Ba0．5Sr0．5Co0．8Fe0.2O3-δ粉末;在500-600℃致密材料的电导率高于100 S／cm,热膨胀系效随着温度的升高从13．62×10-6逐渐增大到18．75×10-6,当温度超过700℃后急剧增大．致密材料热膨胀系数在高温下剧增的主要原因是材料中比较大的氧损失．

柠檬酸溶胶-凝胶法制备Ca_2Co_2O_5粉体及结构表征

以Ca(NO3)2.4H2O,Co(NO3)2.6H2O为原料,超纯水为溶剂,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备了Ca2Co2O5粉末。确定了适用于Ca2Co2O5粉体制备的工艺条件,并利用TG-DSC、XRD、FT-IR、SEM和EDX等手段对Ca2Co2O5的热分解过程、物相组成和形貌进行表征。结果表明:干凝胶在700℃下,煅烧36 h后得到单相Ca2Co2O5粉体,所制粉体形貌呈现疏松片层状结构,颗粒尺寸为15～20μm。

反铁磁状态层状Co基复合氧化物Ca2Co2O5电子学性质的研究

基于密度泛函理论方法分析研究了一种低自旋反铁磁状态Co基层状复合氧化物Ca2Co2O5的电子学性质。结果表明,其能带中均包括5个子带,其中费米能级附近的能带中的能级数量较多,具有较宽的分布。向上自旋的电子形成半导体型能带,带宽为0.0112 eV,向下自旋的电子形成金属型能带。在费米能级附近,s、p、d电子对其态密度的贡献程度逐渐提高。CaCoO层对总态密度贡献较大,CoO层对总态密度贡献较小。Ca中电子主要在远离费米能的位置形成能带,Co中电子主要在费米能附近形成能带,O中电子主要在-19 eV和费米能形成能带,Co d电子和O p电子贡献这种反铁磁状态层状Co基复合氧化物Ca2Co2O5的电子学性质。

过氧化法常压干燥制备的V2O5气凝胶的性能探究

以V2O5晶体粉末、H2O2(30%(质量分数))为原材料,采用溶胶-凝胶法,通过溶剂替换工艺在常压下成功地制备了纳米多孔结构的V2O5气凝胶材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积仪(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、傅立叶红外分光光度计(FTIR)和拉曼光谱仪(Raman)等方法分别观察和测试了V2O5气凝胶材料的形貌、晶态结构及分子振动。SEM、TEM观察表明,常压干燥制备的V2O5气凝胶呈比较规则的具有层状结构的纤维网络状结构;XRD分析表明,由于结合水插入层间而使V2O5气凝胶的层间距有明显的增加;BET测试结果表明,常压干燥制备的V2O5气凝胶材料的平均孔径为16nm,最大孔径为78nm。

类钙钛矿IT-SOFC阴极材料研究进展

类钙钛矿结构的复合氧化物材料是近年来开发的一类具有广阔发展前景的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。本文综述了A2BO4型和AA'B2O5型类钙钛矿结构阴极材料的研究进展,并总结了这两类材料作为IT-SOFC阴极的性能特点,提出今后的研究工作将着重于改善材料的微观结构,以提高类钙钛矿阴极材料的电化学性能和热稳定性。