CeO2掺杂SrCoO3-δ基钙钛矿阴极材料的制备及性能研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankang1991
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于日益严重的能源危机和环境保护问题,固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)作为一种清洁、高效的新型绿色发电装置有着非常广泛的应用前景。然而传统的SOFC需要在高温(900-1000℃)下运行,较高的工作温度限制了SOFC的商业化应用,降低其工作温度到中低温(600-800℃)是SOFC发展的必然趋势,这样不仅扩大了SOFC各部件材料的选择范围,延长了SOFC的使用寿命,还能降低了SOFC生产成本。但随着SOFC工作温度降低,阴极极化损失将会增大,导致SOFC性能下降。因此,开发研究在中低温下具有高电导率、髙稳定性、高催化活性并且与电解质热膨胀系数相匹配的SOFC阴极材料对中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)来说至关重要。本论文中,对钙钛矿型Sr1-xCexCoO3-δ(x=0.05、0.1、0.15)和SrCo1-yCeyO3(y=0.05、0.1、0.15)系列阴极材料的性能进行了研究,验证了这两种材料作为IT-SOFC阴极材料的可行性,并对比了Ce掺杂进SrCoO3-δ不同位置(A、B位)时,对其结构和电化学性能的影响。通过EDTA-柠檬酸联合络合法合成Sr1-xCexCoO3-δ(x=0.05、0.1、0.15)系列阴极材料,测试了其相结构和电化学性能。结果表明,在A位引入稀土元素Ce形成了稳定的立方钙钛矿结构,且Sr1-xCex CoO3-δ阴极材料与固体电解质GDC具有良好的化学相容性。当x=0.15时,从XRD图谱中观察到有CeO2析出。x=0.05和0.1时,Sr1-xCexCoO3-δ在600-800℃温度范围内的电导率分别为492-724和382-435 S·cm-1。800℃时,这两种材料在GDC电解质上的界面电阻分别为0.089和0.124?·cm2。掺杂量x=0.05时,Sr1-xCexCoO3-δ有最优异的电化学性能,说明其为掺杂量最佳选择。在Sr0.95Ce0.05CoO3-δ阴极材料中加入GDC电解质,可以显著地降低其在GDC电解质上的界面电阻,当GDC加入量为30%时,界面电阻最小,800℃时界面电阻为0.017?·cm2。以Sr0.95Ce0.05CoO3-δ-GDC作为阴极的单电池Ni-GDC/GDC/Sr0.95Ce0.05CoO3-GDC,在700℃时最大功率密度为425 mW·cm-2。通过EDTA-柠檬酸联合络合法合成了SrCo1-yCeyO3-δ(y=0.05、0.1、0.15)系列材料,并对其作为IT-SOFC阴极材料进行了评价。结果表明,在固溶度范围内,随着Ce4+掺杂量的增加,热膨胀系数显著降低,当y=0.1时热膨胀系数低至13.46×10-66 K-1,电导率随Ce4+含量增加先增加后降低,但均符合作为IT-SOFC阴极材料的最低要求。在600-800℃温度范围内,y=0.05和0.1的SrCo1-yCeyO3-δ阴极材料的电导率分别为348-589和319-389 S·cm-1。800℃时,这两种材料在GDC电解质上的界面电阻分别为0.102和0.361?·cm2。在SrCo0.95Ce0.05O3-δ阴极材料中加入GDC电解质,可以显著地降低其在GDC电解质上的界面电阻,当GDC加入量为30%时,界面电阻最小,800℃时界面电阻最小为0.023?·cm2。以SrCo0.95Ce0.05O3-δ-GDC作为对阴极的单电池Ni-GDC/GDC/SrCo0.95Ce0.05O3-GDC,在750℃时最大功率密度为380 mW·cm-2。对比Ce掺杂在SrCoO3-δ不同位置(A、B位)的实验结果表明,A位掺杂更有利于提高电导率和稳定立方钙钛矿结构,B位掺杂对于降低热膨胀系数的效果更加显著,两者优势不同,但都是具有发展潜力的IT-SOFC阴极材料。
其他文献
采用计算机临场统计、观察和比较研究的方法,对1991年首届世界女子足球锦标赛中国队与外国队的进攻情况进行了比较研究,客观地找出了中国女子足球队在进改中存在的主要问题,
目的:Altmetrics的诞生为学术评价提供了一个全新的视角,近10年来众多国内外学者纷纷致力于Altmetrics的研究中,深入了解该领域的历史和发展现状有助于为其今后的发展提供指导和建议。本文分别从文献集的参考文献、发文情况和主题分布的角度出发,全面把握Altmetrics的起源和发展演化现状,为我国这一领域的研究方向提供指导和参考。方法:本文选取Web of Science数据库中Altm
从施工角度对混凝土裂缝、坍塌问题进行了分析,总结了操作性较强的控制措施,提出了综合控制混凝土裂缝与坍塌的建议.
现代健康观是一个具有审美价值追求的概念.中国传统的健康价值观,所表现出的"中和"生理观、"中和"心理观、"中和"自然观、"中和"社会观,将人、自然、社会和谐地统一在一起,注
目的:工作记忆(working memory,WM)是指在日常生活过程中,用于信息暂时存储与加工的记忆系统。影像学的结果显示,工作记忆与大脑额叶有很强的联系,工作记忆涉及多个大脑区域,
近来,不法分子假冒《现代大学教育》编辑部名义进行非法活动,欺骗广大作者和读者,损害刊物的名誉和利益,给本刊造成了极大的负面影响。  为维护我们的合法权利及保障投稿人的切身利益,编辑部特作出如下郑重声明:  第一,《现代大学教育》自创刊以来,从未委托过任何单位或个人,以及专门的中介机构进行过任何形式的组稿、征稿工作。本刊不接受电子投稿,请作者邮寄纸质稿件。  投稿地址:湖南省长沙市中南大学高等教育研
上海安诺其集团股份有限公司(以下简称“安诺其”)近日发布公告称,将入股由国家“千人计划”特聘专家谢永林博士创办的苏州锐发打印技术有限公司,持股10%,并享受锐发后续增发股份70
试验采用不同浓度(25%,50%,75%,100%)的沼液对设施番茄进行滴灌施肥,探讨施用沼液对番茄生长、产量和品质的影响。结果表明,与清水对照相比,施用沼液可促进番茄生长、提高产量
光刻是生产半导体材料的重要过程,无掩模光刻设备因其成本低、灵敏性强、产率高的特点,在集成电路制造业中具有较为广阔的应用前景。工件台运动控制系统作为光刻设备的重要模块,搭载硅片完成扫描曝光运动,其运动速度及跟踪精度直接关系芯片刻制产率和品质,本文以工件台控制系统为对象展开研究工作,针对系统在扫描曝光运动过程中存在的跟踪控制问题进行深入研究。首先,对光刻工件台控制系统进行简单介绍,从高精度控制、扫描轨
简要介绍了乳化沥青稀浆封层机的发展前景、适用范圈、结构组成及其应用特点,同时介绍了国内外部分其型产品目录,着重阐述了稀浆封层机在我国和发达国家的发展动态。