Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合电解质的制备及其半导体离子燃料电池性能

通过共沉淀法制备了Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合材料,并将其作为电解质应用于半导体离子燃料电池(SIFC)。探究了Al_(2)O_(3)、CeO_(2)物质的量之比不同的Al_(2)O_(3)-CeO_(2)复合电解质对SIFC电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料进行了表征。其中,Al_(2)O_(3)、CeO_(2)物质的量之比为1∶0.5的Al_(2)O_(3)-CeO_(2)(1∶0.5)电池获得了最佳性能,在550℃下,开路电压为1.099 V时最大功率密度为1142 mW·cm^(-2)。得益于复合电解质在测试气氛下两相间的界面效应,Al_(2)O_(3)-CeO_(2)(1∶0.5)电池在较低测试温度下取得了优异的混合离子传导和功率输出性能。

纳米复合SDC-Li_(0.05)ZnO电解质材料性能研究

掺杂氧化铈在低温固体氧化物燃料电池(LTSOFC)的电解质中被广泛研究并应用,而其在还原氛围中的本征电子电导和低温下(300~600℃)较低的离子电导率仍是亟需解决的问题。基于离子导体SDC和半导体Li_(0.05)ZnO构建半导体离子型纳米复合SDC-Li_(0.05)ZnO材料体系,并将其作为LTSOFC的电解质,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对复合材料进行了实验表征。结果表明:SDC电解质通过引入半导体Li_(0.05)ZnO,利用电子-空穴复合机理有效抑制了电子电导,同时提升了284%的功率输出。

YCrO_3电解质固体氧化物燃料电池制备及性能研究

采用溶胶–凝胶法制备YCr_(0.9)M_(0.1)O_3(M为Cr和Co)两种材料粉体,用共压法在370MPa压强下制成单电池。XRD结果显示1 000℃下煅烧的两种粉体都形成了很好的钙钛矿结构相,无明显杂相生成。电池横断面的SEM图显示电池内部电解质层较为致密,无断裂和分层现象。离子过滤法研究结果证明YC电解质中的载流子应该是氧离子。YCC电解质电池在550℃取得了197.97mW/cm2最大功率密度。对YC粉体材料进行XPS表征发现其表面存在氧空位,且经过燃料电池性能测试后的YC电解质材料表面的氧空位浓度显著增加。Co的掺杂提高了YC粉末的表面氧空位浓度,这应该是YCC电解质电池性能较高的原因。