混合导体氧化物SrFeCo_(0.5)O_y粉末的微波合成与表征

采用微波加热方法与常规高温固相法合成Ｓｒ－Ｆｅ－Ｃｏ－Ｏ系混合导体陶瓷氧化物粉末．利用ＸＲＤ，ＴＥＭ／ＥＤＸ及ＳＥＭ等测试方法分析与表征粉体用微波加热合成的粉体颗粒尺寸分布均匀，一次颗粒尺寸较小，结晶度也好于用常规加热合成的粉体．微波加热合成粉体的结晶相结构是钙钛矿结构 Ｓｒ（Ｆｅ， Ｃｏ）１．５Ｏ＿ｙ相，并有少量的正交结构相和尖晶石（Ｃｏ， Ｆｅ）３Ｏ４相；高温固相法合成粉末由Ｓｒ４（Ｆｅ， ＣＯ）６Ｏ１３ 相及少量的 Ｓｒ（Ｆｅ１－ｘＣｏｘ）Ｏ３ 相和 ＣｏＯ相组成．

钙钛矿型氧化物混合导体透氧膜材料的选择

在总结文献和实验数据的基础上提出了选择高性能钙钛矿型氧化物混合导体透氧膜材料的策略 ,应用此策略对几种钙钛矿型透氧膜材料的性能作了合理的解释 ,并在此基础上开发了具有高透氧量的Ba0 .5Sr0 .5Co0 .8Fe0 .2 O3 -δ材料和具有长期稳定性的BaCo0 .4 Fe0 .4 Zr0 .2 O3 -δ材料 .

混合导体氧化物SrFeCo_(0.5)O_(3-x)的微波混合加热合成

采用微波混合加热方法 (即微波加热 +电阻加热 )和常规加热方法合成了混合导体氧化物SrFeCo0 5O3 -x粉末·利用XRD ,SEM /EDX测试手段对两种方法合成粉末的物相结构 ,形貌及化学成分进行了分析·结果表明 ,微波混合加热与常规加热合成粉末的结晶相结构类型相同 ,但是结晶相比例存在差异·微波混合加热法得到的主相属于立方钙钛矿结构 ;常规加热法得到的主相属于正交结构·微波混合加热制备的粉末颗粒尺寸分布较均匀 ,结晶度较好·

钴掺杂Sr_4Fe_6O_(13)混合导体氧化物结构及透氧测定

用湿化学法合成了Ｓｒ４ＣｏｘＦｅ６－ｘＯ１３±δ系列混合导体氧化物，对其相结构与透氧性能进行了研究．钴离子的引入导致材料中钙钛矿型杂相的出现，Ｘ＝２．０时材料中还产生了ＣｏＯ杂相，ｘ＝２．６时材料呈现钙钛矿型结构．Ｓｒ４Ｆｅ４Ｃｏ２Ｏ１３±δ的相结构还与焙烧温度及环境气氛中的氧浓度密切相关．随着氧浓度的降低，材料从纯相Ｓｒ４Ｆｅ６Ｏ１３结构（纯氧气气氛下）转变为Ｓｒ４Ｆｅ６Ｏ１３结构、钙钛矿型结构和ＣｏＯ共存（空气气氛下），直至转变为针镍矿结构、 Ｓｒ４Ｆｅ６Ｏ１３结构和 ＣｏＯ共存． Ｓｒ４Ｆｅ６Ｃｏ１３±δ导体膜在ａｉｒ／Ｈｅ氧浓差梯度下的透氧量为 １．５×１０８ｍｏｌ／ｃｍ２·ｓ（８５０℃），在６５０～８５０℃范围内透氧活化能为７０ｋＪ／ｍｏｌ．

混合导体氧化物SrFeCo_(0.5)O_y的微波介电损耗

用XRD分析了微波合成方法制备的混合导体氧化物SrFeCo0.5Oy相结构的变化,用矩形谐振腔微扰法测量了在SrFeCo0.5Oy的合成过程中材料的微波介电损耗变化,研究了温度及保温时间对材料微波介电损耗的影响.结果表明,SrFeCo0.5Oy的相结构与含量的变化影响材料的微波介电损耗.讨论了用微波合成法能制备出纯SrFeCo0.5Oy相材料的原因.

一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

考虑异质器件混用与输出电平倍增的混合型MMC及其调控方法

首先,为提高模块化多电平换流器(MMC)输出波形质量、降低装置运行损耗,提出一种基于Si和SiC器件组合应用的混合型模块化多电平变换器(HMMC)拓扑结构。该拓扑每个桥臂包含N个Si绝缘栅双极晶体管(IGBT)器件的半桥子模块,每相交流侧串联一个直流侧电压为半桥子模块一半的SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)全桥子模块,整体经济性较好。其次,提出一种面向输出电平数倍增的HMMC高、低频混合调制策略,并充分发挥SiC MOSFET开关损耗低的优势,在减小HMMC输出谐波的同时降低整体运行损耗。此外,分析混合调制策略下HMMC异质子模块直流侧能量的波动规律,提出一种高、低频模块直流侧电压稳定控制策略。最后,仿真和实验验证了所提HMMC拓扑结构和调制策略的可行性,并将所提HMMC、基于单一器件MMC和现有HMMC在损耗和成本方面进行综合对比,证明了该方案在降低损耗和减小成本方面优势显著。

离子导体电解质的研究进展

传统固体氧化物燃料电池(SOFC)由阴极、阳极和电解质三部分组成。电解质作为SOFC的重要组成部分是离子传输的主要通道。开发具有高离子传导性的电解质是使电池获得良好性能的关键。目前电解质的研究主要集中在氧离子导体、质子导体和混合离子导体三大类。简述了近些年这三类电解质材料的研究进展,综合目前发展低温固体氧化物燃料电池的趋势,对未来电解质的发展前景进行了展望。

固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFC)有着能量转换效率高,燃料适应性强和环境友好等优点,因此受到了人们的普遍关注,但是固体氧化物燃料电池的商业化应用还取决于其关键材料的进一步发展。介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,重点评述了各种阳极材料的优缺点及其研究进展(包括金属、金属陶瓷、混合导体氧化物等),并对改进阳极材料性能的各种措施进行了归纳总结。

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-χ)Co_χO_(3-δ)的合成和性能表征

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ln0.6Sr0.4Fe1-χCoχO3-σ（Ln=La,Pr;Nd,Sm和Gd）粉体.对其进行结晶学表征,分析氧含量和失重与温度的关系,并研究了其电导率随温度的变化规律及其与Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）电解质的化学相容性.实验表明,600～800℃;所有样品的电导率均高于100S/cm,其中Nd0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-σ的电导率高达600S/cm,并且与CGO电解质都具有良好的化学相容性.

用柠檬酸溶胶凝胶法合成SrFeCo_(0.5)O_x氧化物

采用柠檬酸溶胶凝胶法合成SrFeCo0 5Ox混合导体氧化物·利用XRD、TEM以及DTA方法研究与分析了不同条件下样品的晶体结构组成、相貌·确定了最佳制备条件·结果说明在燃料剂/氧化剂比例为0 64,550℃时得到单相钙钛矿氧化物,氧化物为纳米球形颗粒,尺寸分布均匀;加热温度升高850℃晶体结构无变化,颗粒尺寸明显长大但是形状不变·同时分析了溶胶凝胶反应过程及影响因素·

柠檬酸溶胶凝胶法合成SrFeCo_(0.5)O_2氧化物的研究

利用柠檬酸溶胶凝胶法结合微波加热合成SrFeCo_(0.5)O_x混合导体氧化物。采用XRD,TEM以及DTA方法研究与分析了不同条件下粉末样品的物相组成和形貌。结果说明:在燃料剂/氧化剂摩尔比α=0.64,经550℃焙烧得到单相钙钛矿氧化物,氧化物为10 nm左右球形颗粒,尺寸分布均匀;焙烧温度升高到850℃氧化物晶体结构无变化,颗粒尺寸明显长大,但是形状不变。850℃短时间的微波焙烧可以使样品的物相组成单一化,而且粉末颗粒没有剧烈长大和团聚。

固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)因具有能量转换率高,燃料适应性强,环境友好和操作方便等优点,受到了人们的普遍关注,但是SOFC的广泛应用还有待于其关键材料的进一步发展。介绍了SOFC对阳极材料的基本要求,对阳极材料研究进展进行评述,重点对各种阳极材料(金属、YSZ金属陶瓷、Cu基金属陶瓷、Ce基氧化物以及钙钛矿氧化物等)性能方面的优缺点进行比较,并着重介绍了钙钛矿阳极材料(铬酸镧基氧化物)的进展情况,对改进阳极材料性能的各种措施进行了归纳和总结。

混合导体透氧膜材料的设计与应用

混合导体透氧膜材料在高温下具有氧离子-电子混合导电性能,在纯氧制备、膜反应器以及固体燃料电池等方面展现出广阔的应用前景。本文对近年来混合导体透氧膜材料的开发和在甲烷部分氧化等方面的应用进行了详细综述,重点介绍了本课题组在此领域的工作。

直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量转换装置,可以直接采用固体碳作为燃料,将化学能直接转化为电能,理论上其能量转化效率接近100%。这种全固态的结构可以有效地避免液态金属阳极DCFC和复合电解质型DCFC电解液泄漏、腐蚀和由空气中的二氧化碳引起的电池性能衰减等问题。随着SOFC电池技术的迅速发展,DC-SOFC技术受到了越来越多研究者的关注,并有望成为新一代清洁能源技术。然而,由于采用固体电解质和固体碳燃料,DC-SOFC阳极反应过程复杂且影响因素众多,不同的阳极材料在性能上有着不同的表现。对此,国内外研究者为解释其阳极反应机理做了大量的工作,且不断尝试将各种新型材料用作DC-SOFC的阳极,并取得了一定的成果,对其阳极反应机理做出了合理的推断,在充分发挥DC-SOFC安全性和稳定性的同时大幅提升了其输出性能。目前,对于DC-SOFC的阳极机理,根据电池中碳燃料引入形式的不同,产生了两种不同的理论,且均有合理的实验数据支撑。而已经报道的DC-SOFC阳极材料除了最早的贵金属Pt阳极材料以外,主要有以Ni-YSZ为代表的Ni基复合金属陶瓷阳极材料、以Cu-Ni-YSZ为代表的Cu基复合金属陶瓷阳极材料、以Ag-GDC为代表的Ag基复合金属陶瓷阳极材料及以LST或LSCT为代表的混合离子和电子导体阳极材料(MIECs)。大量研究表明,在金属陶瓷阳极中加入Fe、Sn等具有催化功能的元素能有效增加电池的输出功率,提高燃料的利用效率。这些材料虽然在输出性能上表现不一,但是均存在各自的优势,为DC-SOFC的研究提供了不同的思路。此外,以现有材料为基础,对阳极结构进行优化,进一步提升电池的输出性能,也为未来的阳极材料研究提供了新的方向。本文系统地总结并分析了DC-SOFC阳极结构特性、反应机理以及各类不同阳极材料的最新研究进展,展望了直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的未来发展方向,以期为DC-SOFC阳极材料的高效研究提供有价值的参考。

溶胶—凝胶法制备La_(1-x)Sr_xCo_yFe_(1-y)O_(3-δ)混合导体透氧膜粉料的研究

运用现代测试分析手段XRD、TEM和DTA等 ,对溶胶—凝胶法制备La1-xSrxCoyFe1-yO3 -δ混合型导体透氧膜粉料的工艺和性能进行了较详细的研究。实验结果表明 :溶胶的pH =6 - 8,脱水温度在 80℃左右 ,干凝胶在95 0 - 10 0 0℃下保温 2小时焙烧 ,可获得透氧性能较高的La1-xSrxCoyFe1-yO3 -δ粉料。

钙钛矿型复合氧化物陶瓷膜的制备及其透氧性能

用低温燃烧法合成了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)钙钛矿型复合氧化物电子一氧离子混合导体材料。采用微粉浆料相变纺丝技术制备了具有多孔层和致密层的管状中空非对称陶瓷膜。考察了温度以及吹扫气氦气流速对膜的透氧性能的影响。结果表明:当温度升高到700℃,氧通量显著增大;增加氦气流速也使透氧速率增大,但是当氦气流速增大到某一值时,透氧速率基本恒定。不同温度下达到最大透氧速率时的氦气流速不同。透过侧氧分压为1.7kPa、温度为900℃、平均厚度为0.45mm的LSCF管状中空膜的透氧速率达2.2×10-7mol/(cm2·s)。

协同制备氧化物SrFeCo_(0.5)O_y的研究

采用柠檬酸溶胶凝胶合成法协同微波加热烧结制备了混合导体氧化物SrFeCo0 5Oy。利用差热分析 (DTA)、X 射线衍射 (XRD)、电子透射电镜 (TEM)与电子扫描电镜 (SEM)对合成与烧结样品进行了分析与表征 ,当羧酸根 硝酸根的比值 (α)为 0 6 4时 ,在 5 5 0℃下焙烧干凝胶即可得到单相钙钛矿结构的Sr Fe Co O混合氧化物 ,而且合成的氧化物SrFeCo0 5Oy 颗粒细小、分布均匀。微波协同烧结制备的SrFeCo0 5Oy 氧化物的样品相对密度达到 96 %。与常规烧结样品相比较 ,协同烧结制备温度低 ,时间短 ;所得样品的绝对主相为钙钛矿型SrFe1

混合氧离子导体膜材料的应用及研究进展

介绍了混合氧离子导体材料同时具备电子和氧离子导电能力 ,在一些应用领域极具研究价值 ;这类材料构建的致密陶瓷膜可以在中高温的氧梯度条件下 ,实现氧气的选择性分离 ,应用于陶瓷膜分离器从空气中直接获得氧气 ,和膜反应器中使甲烷部分氧化获得合成气 ,以及用作氧化物燃料电池的阴极和阳极材料 ;这类材料的氧分离性能。

新型Al_2O_3掺杂的SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)混合导体透氧膜材料的性能

采用固相反应法制备了Al2O3掺杂的SrCo0.8Fe0.2O3δ(SCFA)新型钙钛矿型混合导体材料.对材料进行的结构分析表明,Al3+离子进入SrCo0.8Fe0.2O3δ(SCF)晶胞间隙位,降低了材料的氧非化学计量系数,并有效提高了材料的结构稳定性;对不同厚度的SCFA3[Al2O3掺杂量为3%(质量)]片式膜的氧渗透性能测定结果表明,SCFA3膜的氧渗透过程受到表面交换过程和体扩散过程的共同影响,其临界厚度约为131.5μm;二氧化碳热分解(TDCD)耦合甲烷部分氧化(POM)膜反应过程(反应温度1173K)表明,Al2O3掺杂的SrCo0.8Fe0.2O3δ较SrCo0.4Fe0.2O3δ(SCFZ)具有更加优异的稳定性.