阎景旺
,
董永来
,
于春英
,
江义
无机材料学报
在用固相反应法合成电解质材料Ｌａ０．９Ｓｒ０．１Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ３－δ（ＬＳＧＭ）的基础上，研制出中温固体氧化物燃料电池ＬＳＧＭ＋ＮｉＯ阳极基底；考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律；研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性；采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为２０～５０μｍ的负载型致密ＬＳＧＭ电解质薄膜．研究表明；ＮｉＯ含量为６０％的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布，且比表面积与比孔容积均较大，适合作为ＳＯＦＣ的阳极．随着ＮｉＯ含量的增加，还原后阳极基底的电导率有所增大．其中低ＮｉＯ含量的阳极基底在还原后的初生态，其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大，并由离子导电性转变为金属导电性．而高ＮｉＯ含量的阳极基底，其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小，并从一开始就表现出金属导电的性质．采用无约束烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜，表面为粗大的片状晶粒，还原后在晶界处产生裂纹．而采用等静压烧结程序制备的负载型ＬＳＧＭ电解质薄膜，表面为细小、形状规则的晶粒, 晶界结合紧密, 且还原后晶界无裂纹出现.
关键词:
温固体氧化物燃料电池
,
anode substrate
,
electrolyte thin film
,
LSGM
岳响玲
,
柳林
,
张敏
,
杨敏
,
董永来
,
程谟杰
催化学报
采用改进的柠檬酸法合成了Sc掺杂的锰酸锶镧(LSM)材料(LSMS), 即La0.8Sr0.2Mn1-xScxO3±δ (简写为LSMSx, x=0, 0.02, 0.05和0.1)复合氧化物. 采用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)及电化学方法分别对合成材料的结构、还原行为及以LSMSx-YSZ(即LSMSx与8%Y2O3掺杂的ZrO2复合物)为阴极的中温固体氧化物燃料电池的性能进行了表征. XRD结果表明,在焙烧温度900 ℃、 Sc掺杂量较低(x<0.1)时LSMS材料能形成纯钙钛矿结构,随着掺杂量和焙烧温度提高, LSMS发生了不同程度的Sc2O3偏析现象. H2-TPR结果表明,焙烧温度对材料还原峰的形状和温度影响较大. 由于Sc的掺杂以及Sc2O3的析出在样品结构中引入了结构缺陷,提高了LSMS中Mn4+和氧空位的浓度,加快了体相氧的迁移,改善了材料的还原性. 但是随着Sc含量和焙烧温度提高, Sc掺杂对样品的还原活性改善不明显,这是由于Sc2O3偏析量增加引起的. 电化学方法表征结果表明, LSMSx-YSZ复合阴极电池性能受Sc掺杂量、操作温度及阴极焙烧温度的影响. 在本研究的掺杂范围内, Sc的掺杂显著提高了LSM基阴极低温操作的性能. 这主要是由于Sc掺杂LSMS-YSZ复合阴极中氧空位的数目增加,导致阴极对氧还原反应的电化学活性提高,改善了LSM基阴极由于氧空位不足引起低温下极化损失严重的问题.
关键词:
中温固体氧化物燃料电池
,
钪
,
锰酸锶镧
,
复合阴极材料
,
氧化钪
,
氧空位
段枣树
,
闫爱宇
,
董永来
,
丛铀
,
程谟杰
,
杨维慎
催化学报
通过在阴极与氧化钇稳定的氧化锆电解质间添加Gd0.1Ce0.9O1.95 (GDC)隔层,成功地将Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (BSCF)阴极应用在中温固体氧化物燃料电池上. 由BSCF膜的高透氧率可知,BSCF在中温范围内具有很高的氧离子电导率. 在添加GDC隔层后,电池以空气为氧化剂时显示了很高的性能,极化电阻急剧下降,表明GDC隔层的添加是必要和有效的.
关键词:
钙钛矿
,
中温固体氧化物燃料电池
,
阴极
,
隔层
刘斌
,
张云
,
涂宝峰
,
柳林
,
董永来
,
程谟杰
催化学报
以氢气程序升温还原(H2-TPR)为手段,研究了中温固体氧化物燃料电池烧结NiO/YSZ阳极的还原过程,并通过对电池开路电位和阻抗的原位监测考察了电池中阳极的还原过程.H2-TPR结果表明,阳极烧结温度升高,阳极中的NiO变得难以还原,但当温度提高到1 500℃时,NiO还原峰的峰温降低.阳极NiO含量越高,NiO越容易被还原.这是由于烧结过程中NiO颗粒长大和NiO/YSZ界面分离共同作用的结果.电池原位还原过程中开路电位的变化表明,具有高NiO含量的阳极还原较慢.这主要是由于高NiO含量的阳极具有较大的收缩率和大的NiO粒子,导致还原初期产生的大量H2O不能被及时排出,从而抑制了还原过程.电池还原过程中交流阻抗谱的变化表明,50%NiO/YSZ阳极具有最稳定的还原过程.30%和70%NiO/YSZ电池都有一个极化电阻逐渐增大的过程,前者的极化电阻在还原600 min后逐渐稳定,而后者并不能稳定.
关键词:
镍
,
钇
,
氧化锆
,
还原
,
交流阻抗谱
,
程序升温还原
,
固体氧化物燃料电池
阎景旺
,
董永来
,
于春英
,
江义
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2001.05.005
在用固相反应法合成电解质材料Lao 9Sr0.1Gao.8Mgo.2Oa-δ(LSGM)的基础上,研制出中温固体氧化物燃料电池LSGM+NiO阳极基底;考察了阳极基底孔隙率、孔径分布及电导率随组成变化的规律;研究了阳极基底组成、微观结构、制备工艺等对负载型LSGM电解质薄膜成膜过程及质量的影响和负载型电解质薄膜在还原气氛中的结构稳定性;采用湿化学物理方法及等静压烧结工艺成功地制备出了厚度为20～50μm的负载型致密LSGM电解质薄膜.研究表明,NiO含量为60%的阳极基底具有适宜的烧结收缩率、孔隙率与孔径分布,且比表面积与比孔容积均较大,适合作为SOFC的阳极.随着NiO含量的增加,还原后阳极基底的电导率有所增大.其中低NiO含量的阳极基底在还原后的初生态,其电导率在交变信号的诱导下发生弛豫现象而迅速增大,并由离子导电性转变为金属导电性.而高NiO含量的阳极基底,其还原后的电导率随测量时间的延长变化很小,并从一开始就表现出金属导电的性质.采用无约束烧结程序制备的负载型LSGM电解质薄膜,表面为粗大的片状晶粒,还原后在晶界处产生裂纹.而采用等静压烧结程序制备的负载型LSGM电解质薄膜,表面为细小、形状规则的晶粒,晶界结合紧密,且还原后晶界无裂纹出现.
关键词:
中温固体氧化物燃料电池
,
阳极基底
,
电解质薄膜
,
LSGM
