SmAl0.95M0.05O3-δ(M=Ni,Mg,Zn)钙钛矿氧化物的合成和电性能研究

为了提高SmAlO3体系的导电能力,采用低价的Ni2+,Mg2+,Zn2+分别对其B位离子进行了部分替代,在高温固相反应下合成了具有正交钙钛矿结构的混合导体SmAl0.95M0.05O3-δ(M=Ni,Mg,Zn),并利用XRD和直流四引线法对样品的结构以及电导率与温度和氧分压的关系进行了表征.电导率测量结果表明,掺杂显著提高了样品的电导率,比未掺杂的SmAlO3的电导率增加了3～4个数量级,在所有掺杂样品中,SmAl0.95Zn0.05O3-δ的电导率最高,800℃时为3.5×10-1 S/m,活化能最小为0.43 eV.从电导率随氧分压的变化关系分析可知,在高氧分压环境下,SmAl0.95Zn0.05O3-δ是一个氧离子和电子空穴的混合导体,但以离子导电为主,由于P型电导具有随温度下降而减弱的特征,故使其氧离子迁移数随温度下降而逐渐增大.     

混合导体MAl0.97Zn0.03O3-y(M=Eu,Eu0.9 Ca0.1)的合成与电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构氧化物MAl0.97Zn0.03O3y(M=Eu,Eu0.9Ca0.1).电导率随氧分压的变化关系表明,在600～1 000℃范围内,EuAl0.97Zn0.03 O3-y和Eu09Ca0.1Al0.97 Zn0.03O3-y都是一个氧离子与电子空穴的混合导体.双掺杂的Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0.03O3-y的氧离子电导率与单掺的EuAl0.97Zn0.03O3-y相比,提高了约1.5个数量级,900℃时达到2S/m,约高于同温度下La0.9Sr0.1AlO3-y的电导率,活化能为1.25 Ev.本研究表明在EuAlO3体系可以通过优化掺杂离子的含量获得性能较好的氧离子导电材料.     

混合导体MAl0．97Zn0．03O3-y（M=Eu，Eu0.9Ca0.1）的合成与电性能

采用固相反应法合成了具有菱方钙钛矿结构氧化物MAl0．97Zn0．03O3-y（M=Eu，Eu0.9Ca0.1）。电导率随氧分压的变化关系表明，在600～1000℃范围内，MAl0．97Zn0．03O3-y和Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0.01O3-y都是一个氧离子与电子空穴的混合导体。双掺杂的Eu0.9Ca0.1Al0.97Zn0．03O3-y的氧离子电导率与单掺的MAl0．97Zn0．03O3-y相比，提高了约1.5个数量级，900℃时达到2S／m，约高于同温度下La0.9Sr0.1AlO3-y的电导率，活化能为1．25eV。本研究表明在EuAlO3体系可以通过优化掺杂离子的含量获得性能较好的氧离子导电材料。     

钙钛矿氧化物KNb0.85Ti0.15O2.925的离子导电性

采用高温高压法首次制备出钙钛矿型KNb0.85Ti0.15O2.925固体电解质,使用XRD、TG-DTA及交流复阻抗谱对样品的结构和离子导电性进行了表征.XRD结果表明,高压能加快固态反应过程,降低合成温度.合成的KNb0.85Ti0.15O2.925固熔体几乎为纯的四方钙钛矿结构.阻抗谱结果表明KNb0.85Ti0.15O2.925固熔体具有离子导电特征,通过拟合阻抗谱数据获得了电导率与温度的关系.在测量温度范围内,电导率可以拟合成两条直线,低温活化能小于高温活化能,800℃时氧离子电导率为5.6×10-3S*cm-1.     

KNb0.9Zr0.1O2.95的合成、结构及离子导电性

采用高温高压法合成了具有正交钙钛矿结构的氧离子导体KNb0.9Zr0.1O2.95.阻抗谱测量结果表明样品的电导率较好地满足Arrhenius关系,具有典型的离子导电特性.800 ℃时KNb0.9Zr0.1O2.95氧离子电导率为3.82×10-3 S/cm. 在测量温度范围内,电导率可以拟合成两条直线,低温活化能(0.95 eV)小于高温活化能(1.21 eV).     

燃料电池中的钙钛矿型固体电解质

综述了固体氧化物燃料电池中LaGaO3基和Ba(Sr)CeO3基钙钛矿型固体电解质的研究概况;分析了它们作为SOFC电解质的优势以及存在的问题;指出中、低温度下稳定的高离子电导率的固体电解质的研制开发及固体电解质的薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个重要途径.     

燃料电池中的钙钛矿型固体电解质

综述了固体氧化物燃料电池中LaGaO3基和Ba(Sr)CeO3基钙钛矿型固体电解质的研究概况，分析了它们作为SOFC电解质的优势以及存在的问题；指出中、低温度下稳定的高离子电导率的固体电解质的研制开发及固体电解质的薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个重要途径。     

Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷介电性能及微观结构研究

采用传统固相法制备Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2 Ti0.8) O3基介电陶瓷,研究了不同掺杂含量对体系微观结构及介电性能的影响.结果表明:适量Dy2O3掺杂可抑制Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷晶粒异常长大,使陶瓷平均粒径显著降低且粒度分布均匀；由X射线衍射分析得知,Dy2O3掺杂Ba(Zr0.2Ti0.8)O2陶瓷仍为钙钛矿结构单相固溶体；Dy2O3通过对Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷的细晶作用以及对体系自发极化能力的消弱,进而在降低Ba(Zr0.2Ti0.8)O3陶瓷室温相对介电常数的同时有效改善了体系室温介电损耗；随着Dy2O3掺杂量的增加,Ba(Zr0.2Ti0.8) O3陶瓷铁电-顺电相变温度向负温方向移动.     

La（0.6）Sr（0.4）Co（1-y）FeyO3系阴极材料的有机凝胶法合成与电性能

采用有机凝胶法合成了中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFCs）阴极材料La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3（LSCF）,通过TG-DTA,XRD研究了凝胶前驱体的热分解及其相转化过程,使用直流四引线法测量了烧结体的电导率,并初步探讨了电输运机制.结果表明：凝胶前驱体在850℃焙烧2 h可以形成颗粒细小（约20 nm）、完全晶化的纳米粉体;所有LSCF烧结体的电导率随温度的升高基本上都呈先增大后减小的趋势,并在650-750℃之间达到最大值,中低温段的电导率随温度的变化符合小极化子导电机理.在相同温度下,随着Co/Fe比例的增加,LSCF烧结体的电导率增大,中低温区域内的表观活化能下降.在700℃时,La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3陶瓷的电子电导率在195-792 S.cm^-1之间,完全能够满足IT-SOFCs的要求.     

德燃料电池研究获新进展

德国尤利希研究中心的科学家在燃料电池研究方面又取得了新的进展。他们研制的小体积燃料电池组由40个单个20×20cm的电池组成,在平均温度为850℃的情况下，以氢为燃烧气体时发电功率达到了9.2kW；采用甲烷作燃烧气体时，功率为5.4kW，创造了新的世界纪录。燃料电池是将化学能直接转换成电能的装置。一般来说，采用固体电解质（固氧燃料电池）的高温燃料电池主要建在发电厂或建筑物内作为固定电源和供热源。固氧燃料电池的优点是发电效率高、环保。尤利希的科学家在研究中采用了平面电池和薄层电解质。目前，固氧燃料电池还没有批量生产，…     

锂聚合物电池PVdF电解质膜的研究

本文采用萃取-活化方法制备了由PVdF2801聚合物电解质膜,研究了聚合物电解质膜的机械强度、在 1M LiPF6-EC/DMC(质量比2:1)电解液中的吸液率、离子电导率、电化学稳定电位窗口等。结果表明30％ PVdF2801-20％发烟硅-50％DBP膜的吸液率、机械强度、离子电导率明显优于50％PVdF2801-50％DBP膜, 经过萃取浸电解液后30℃时其电导率为1．8×10-3S/cm,以不锈钢为工作电极时的电化学稳定电位窗口高达 5．1V,与高压阴极之间是相容的,能够满足实际应用的要求。     

一种碱性固体电解质的离子传导机理初探

针对一种碱性固体电解质的离子传导行为进行了研究,并测试了其对K 等离子的渗透作用.实验表明,该碱性膜工作时是依靠K 的迁移来保证反应的连续进行,是一种应用于碱性环境的阳离子交换膜,且该碱性膜具有微孔结构,对离子半径小于膜孔径的离子有渗透现象.该碱性膜适用于碱性电解水制氢/氧技术,且其应用价值值得进一步研究.     

无机固态电解质的合成及其界面改性研究进展

固态电解质是全固态锂离子电池的核心,包括无机固态电解质、聚合物电解质、复合固体电解质,其中无机固态电解质的离子电导率最高,应用前景广阔.但是,无机固态电解质界面兼容性差等问题,限制了其广泛应用.无机固态电解质与电极之间的接触是直接的物理接触,界面电阻较高.差的界面浸润性影响电池的电化学性能,不利影响在高倍率情况下尤为突...     

痕量爆炸物探测仪研制

介绍了离子迁移谱仪的基本原理及在爆炸物监测方面的应用.提供的自制离子迁移谱仪可定量分析TNT、黑索金等样品.采用液体和固体2种方式进样,快速有效,定量准确,适用性广,对TNT和黑索金的检测限达到10 ng.对离子迁移谱仪的离子门、迁移电场设计进行了详细探讨.     

金属离子对SPE膜电极组件电导率的影响

本文使用交流阻抗法测定受Fe3+,Mg2+,Ca2+污染后的膜组件电导率变化情况,对比研究了两侧化学镀铂Nafion膜对这3种离子的抗干扰能力。研究发现,受Mg2+污染后的膜组件电导率下降最大,Fe3+,Ca2+次之。研究认为:Fe3+,Ca2+的影响主要由于这2种离子在Nafion膜内的低电迁移率所致,膜内阻塞效应较强;Mg2+较Fe3+,Ca2+在膜内的电迁移率较大,膜内阻塞效应只少部分降低膜组件电导率大小,更大影响来自于污染电解过程中膜与镀铂层间氧化物的形成。结果表明,各离子与Nafion的亲和力顺序为:Mg2+相似文献   

Gd,Bi掺杂的YBaC04O7+δ材料微结构和氧吸附性质

采用固相反应法制备出了Y0.9Gd0.1BaCo4 O7+δ和Y0.9 Bi0.1BaCo4O7 +δ2种吸氧材料,研究吸氧材料的微结构和氧吸附性能.Rietveld全谱拟合XRD结果显示:Y0.9Gd0.1BaCo4O7+δ样品具有单一的YBaCo4O7+δ的晶体结构(空间群为P63 mc),而Y0.9 Bi0.1B...     

钙钛矿型La（0.3）Ca（0.7）FeO3的制备及其电化学性能

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了钙钛矿型复合氧化物La0.3Ca0.7FeO3,并用X-射线衍射分析,扫描电镜,X-射线能谱仪对纳米晶体的晶型、晶粒大小、形貌及组成进行表征.用乙炔黑为载体制备功能氧电极,采用三电极体系,测试循环伏安曲线.结果表明：800℃焙烧2 h得到完整的晶体,晶体粒子大小均匀,粒径为17.9 nm,为菱形晶系;同时该氧电极具有明显的电催化特性.     

改性多孔聚偏氟乙烯凝胶聚合物电解质膜的制备与性能分析

通过分散聚合制备了丙烯腈-甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯共聚物(Poly(AN-co-PEGMEMA)),并将其共混聚偏氟乙烯PVdF(Poylinylidene Fluioride)以制备改性多孔PVdF凝胶聚合物电解质膜.通过扫描电镜观察多孔膜外观,膜的孔径约在1.0~5.0μm之间,这有利于液体电解质的进入;此外,由于共混物极性较高使多孔膜有较好液体电解质溶涨能力.最终多孔凝胶聚合物电解质室温离子导电率较高,可达10-3S.cm-1数量级,其电化学稳定窗口超过4.6 V,这些性能都表明其在聚合物锂离子电池的开发中具有较好的应用潜能.     

连接体用Co-Mn基合金与尖晶石涂层的设计及其初期热生长与导电性能研究

Mn_xCo_(3-x)O_4尖晶石具有很好的铬离子外扩散抑制性能,且通过调整组成可设计最佳的热膨胀系数与电导率,以满足铁素体连接体的应用.Co-Mn合金涂层在热生长/氧化过程中要转化为性能优异的尖晶石层,除受到涂层成分、厚度与制备方法等因素的影响,还受到热生长过程中的氧分压、温度等的影响.文中通过研究高Mn的Co-40Mn和低Mn的Co-10Mn合金,在不同温度和氧分压下初期热生长特点选择涂层成分,在相对低温(750℃)时氧化物组分受氧分压影响明显;并研究了高Mn合金Co-38Mn-2La和Co-40Mn涂层在固体氧化物燃料电池服役温度中的初期热生长特点,结果表明所生成的产物为Co_3O_4夹杂少量(Co,Mn)_3O_4尖晶石,这与相同反应条件下铸态合金存在着差异.Co-40Mn和Co-38Mn-2La氧化后涂层面比电阻遵循半导体氧化物随温度的变化规律,lg(ASR/T) vs. 10~3/T之间均满足线性关系,Co-38Mn-2La涂层面比电阻值在500～800℃时低于Co-40Mn涂层.     

氧烛隔热结构的设计

氧烛在放氧过程中,外壁表面温度会超过300 ℃.为保证氧烛的使用安全,需设计合理的隔热结构.试验证明,将氧烛外壳设计成夹套式结构,在夹套内填充一定量的Al2(SO4)3·18H2O,或将氧烛放在夹套式结构的防护筒内使用,在夹套内填充二氧化硅气凝胶,都能将氧烛的外壁温度控制在安全温度以内.