烧结助剂CuO对Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)性能影响的研究

采用传统的固相反应法制备了CGO(Ce0.8Gd0.2O1.9)固体电解质,研究了CuO烧结助剂对CGO的体密度、相组成、微观结构及电性能的影响。结果表明,加入CuO的样品的体密度随烧结温度的升高而增大,1300℃烧结的样品致密化程度最高,当烧结温度为1350℃时,样品有过烧现象。与纯的CGO相比,CuO的加入使样品的烧结温度降低了将近300℃,而且经高温烧结后仍为立方萤石结构,无新相生成。CGO交流阻抗谱与电导率分析表明,当CuO的掺杂量为1%(摩尔分数),烧结温度为1300℃时电导率最高,所以CuO作为烧结助剂不仅降低了烧结温度,使晶粒尺寸减小,同时还提高了电导率,因而CuO是很好的烧结助剂。

柠檬酸盐凝胶自燃烧法制备Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)粉体及性能表征

以柠檬酸和金属硝酸盐为原料,采用凝胶自燃烧法合成了氧化钐掺杂的氧化铈粉体Ce0.8Sm0.2O1.9,利用差热-热重分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等对粉体的形成条件、相组成以及表面形貌进行了表征。该实验能使学生了解固体氧化物燃料电池粉体的基本知识,熟悉柠檬酸盐凝胶自燃烧法制备粉体的原理,了解表征粉体结构的基本方法。

甘氨酸-硝酸盐法制备Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.85)阳极材料的研究(英文)

采用甘氨酸-硝酸盐法制备了Ce0.8Gd0.2O1.85(GDC82)阳极材料。用XRD,DC-FP,TPR等技术对材料的性能进行表征。GDC82在H2气氛下的总电导率整体增加,且随温度的升高而迅速增加,在850℃达到0.4S/cm,GDC82与La1-xSrxCr1-yMnyO3-δ(LSCM)阳极材料化学相容性较好,且对氢气和甲烷具有较好的催化氧化效果。

基于La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(2.85)固体电解质小孔极限电流型氧传感器的研究

本文制备了以中温固体氧离子导体—La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85的流延片为小孔扩散障层和氧泵层材料的小孔极限电流型氧传感器,并对其在600℃和650℃两个温度点下的氧敏特性进行了测试。从测试的结果中可以看出:在氧浓度为0.1%～3%的范围内出现较好的极限电流平台,而且极限电流与氧浓度呈现良好的线性关系。此外,当温度为650℃时,使氧浓度在0.5%与3%之间来回跳变,测得传感器的响应时间曲线,从曲线图可读出上升和下降响应时间均为15s左右。

Y替代对Y_n(Ba_(0.8)Bi_(0.2))_(1–n)Fe_(0.9)Sn_(0.1)O_3负温度系数热敏陶瓷电学性能的影响

采用传统的固相烧结法制备了Yn（Ba0.8Bi0.2）1–nFe0.9Sn0.1O3负温度系数热敏陶瓷。借助X射线衍射分析仪、扫描电镜、阻温测试仪和交流阻抗分析仪对这类热敏陶瓷的物相、显微结构、阻温特性和阻抗特征进行了表征分析。所得Yn（Ba0.8Bi0.2）1–nFe0.9Sn0.1O3热敏陶瓷为伪立方钙钛矿结构, 粒度约1.0 μm, 随Y含量增加晶格常数a变小; 其室温电阻率、热敏常数和活化能分别介于2.17~9.17 MΩ·cm、6757~7171 K和0.583~0.618 eV范围内, 且均随Y含量增加趋于增大。阻抗分析表明, 在n=0.02、0.04时, 陶瓷体电阻由晶界、晶壳和晶粒电阻构成, 其中晶粒电阻贡献最大; 而在n=0.06、0.08时, 陶瓷体电阻由晶界、畴壁和电畴三个部分构成, 其中电畴区域电阻贡献最大; 在限定的测量温度范围内, 晶界、晶壳、晶粒、畴壁和畴电阻均表现出负温度系数热敏行为。

双相质子导体BaCe_(0.9)Y_(0.1)O_(3-δ)/La_(1.95)Ca_(0.05)Ce_2O_(7-δ)的制备及性能研究

采用固相反应法成功制备了双相质子导体BaCe0.9Y0.1O3-δ/La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7)。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别对样品的物相结构、微观形貌进行了表征,对样品在CO2和沸水中的稳定性进行了研究,并应用IM6e型电化学工作站测定了其在空气、氩气、湿润的4%H2/Ar 3种气氛从450～850℃的电导率。实验结果表明,不同比例复合的样品经1500℃烧结后均形成了明显的双相结构且获得了致密的烧结体。随着样品中La1.95Ca0.05Ce2O7-δ比例的增加,其对CO2和沸水的化学稳定性增加。在所研究的各种比例的复合材料中,BaCe0.9Y0.1O3-δ-La1.95Ca0.05Ce2O7-δ(3∶7)具有最高的电导率,850℃时在湿润的4%H2/Ar气氛下的电导率为2.49×10-2S/cm,电导活化能为1.13eV。

Gd0.2Ce0.8O2包覆LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极制备及性能

应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ/Sc0.1Zr0.9O1.95/LaNi0.6Fe0.4O3-δ对称电池.以硝酸铈和硝酸钆为原料,柠檬酸作燃料,燃烧合成Gd0.2Ce0.8O2(GDC)包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)阴极.实验表明,在750oC工作温度下,纯LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极的极化电阻为0.70Ω.cm2,而21.3%(by mass,下同,如无特殊标注均为质量分数)GDC包覆的LNF-GDC复合阴极的极化电阻最小(0.13Ω.cm2),活化能最低(136.80 kJ.mol-1),故其阴极性能最佳.GDC的包覆加速了气体/阴极/电解质三相界面反应区的扩散过程,降低了阴极极化电阻.

提拉法制备Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)单层缓冲层及其性能研究(英文)

在双轴织构的Ni-5%W合金基带上,采用高分子辅助化学溶液沉积法通过提拉涂敷法,制备了厚度达250nm的Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)(SCO)外延织构单层缓冲层。通过严格控制前驱溶液的浓度、提拉速度、成相温度和热处理时间,所获的SCO单层缓冲层涂层平整、无微裂纹、且具有较强的(200)c轴外延织构。在其他条件假设不变的情况下,主要研究不同提拉速度对SCO缓冲层薄膜性能的影响。在此基础上,采用化学溶液法在SCO/NiW缓冲层上制备了YBCO超导层,其具有高度的双轴织构和均匀的表面形貌。结果表明:用提拉法获得的SCO单层缓冲层在具有适度的厚度下,仍然具有很好的织构传递特性,为低层本制造YBCO涂层导体长带提供了一条可靠的路线。

固体氧化物燃料电池NiO/Y_(0.1)Sm_(0.1)Ce_(0.8)O_(1.9)阳极材料制备与表征

以硝酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制备Y0.1Sm0.1Ce0.8O1.9(YSCO)电解质粉末,并将一定量的YSCO与NiO粉末机械混合均匀得到NiO-YSCO粉体,对YSCO粉末相组成及YSCO和NiO粉末的粒度进行了表征.以所获得的NiO-YSCO粉体为原料通过成型烧结制备Ni/YSCO阳极材料,并以NiO/YSCO为阳极材料、YSCO为电解质通过共压法制备SOFC单电池,对NiO/YSCO阳极烧结体和单电池的组织及性能进行了测试分析.实验结果表明,YSCO和NiO粉末的中位径d50分别为1.757和3.577-m,均为微米级.在1400℃烧结4h的NiO/YSCO烧结体的孔隙率为11.85%,还原后为20%.1400℃烧结的NiO/YSCO试样经还原得到的Ni/YSCO试样在800℃下的电导率约为250S/cm.以此为阳极的SOFC单电池性能良好,在700℃工作温度下,单电池的开路电压为0.689V,最大功率输出为153.1mW/cm2.

基于La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(2.85)新型极限电流型氧传感器的研究

对中温固体氧离子导体———La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85材料分别在1300,1350,1400和1450℃4个温度下烧结4 h,之后对其进行XRD,SEM和阻抗谱等测试。实验结果显示:当烧结温度为1400℃时,样品为单一的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O2.85晶体相,晶粒排列较为紧密,致密度达到96.6%,且不同温度下的电导率均最高。然后,选取在该温度下烧结的大小不同的两片陶瓷片制作了一种新型结构的电流型氧传感器。改变测试环境中的氧浓度的大小,在600,650和700℃3个温度下对传感器的气敏特性进行了测试。从测试的结果中发现:传感器极限电流与氧浓度并不呈现传统的线性关系。根据Fick第一定律、法拉第定律和Langmuir吸附方程对这种氧传感器的极限电流与氧浓度的关系进行了理论推导,得到了新的关系表达式,实验结果也验证了理论推导出的结果的合理性。此外,在温度为600℃时,对该传感器的响应时间进行了测试,上升和下降响应时间均为10～15 s。