论文部分内容阅读
自上世纪八十年代钙钛矿型质子导体被发现以来,其在高温氧化物燃料电池(SOFC)、气体传感器、水蒸气电解制氢、有机物加氢和脱氢等领域引起各国学者关注。CaZrO3基质子导体以其优良的化学稳定性和较好的物理性能,在铝冶金领域展示出较好的应用前景。但其制备工艺,以及电导率与掺杂量的关系尚未形成统一的看法。本课题采用DSC-TG分析了固相反应法制备CaZr1-xInxO3-α(0≤x≤0.15)的温度制度,并在上述制度下合成了CaZr1-xInxO3-α(x=0,0.05,0.10,0.15)。采用XRD、 SEM、交流阻抗对其性质进行研究。XRD测试结果显示在1400℃恒温10煅烧后合成了钙钛矿型固溶体。电导率测试结果为δ(CaZrO3)<<δ(CaZr0.95In0.05O3-α)<δ(CaZr0.90In0.10O3-α)≈δ(CaZr0.85In0.15O3-α),电导激活能依次减小。利用数值模拟得出CaZr1-xInxO3-α(0≤x≤0.15)的电导激活能随掺杂量的变化趋势,以及电导率与温度和掺杂量的关系,并推断当x为0.20时的电导率与温度的关系。利用共沉淀法制备出CaZr0.90In0.10O3-α前驱沉淀粉料,并得出合适的合成温度制度。粉料的SEM分析表明,其在试验条件下凝结较为严重,能谱分析表明In在制备过程中有一定的流失。在600～800℃,PH2O为4000Pa的Ar气氛中,CaZr0.90In0.10O3-α的电导率为2.44×10-5～1.48×10-4S/cm,电导激活能为0.81eV。在200MPa保压2h成型共沉淀制备的粉料,并在1550℃恒温10h进行烧结,得到浅灰绿色的陶瓷化较好的固体电解质管。以标准氢为参比电极,组成氢传感器测定了熔融态工业纯铝的氢的含量。探索了热压铸法成型制备CaZr0.90In0.10O3-α管的工艺参数,烧结得到呈深灰绿色的强度较好的固体电解管,用其组成氢传感器测定了液态6063铝合金中的氢含量。利用上述传感器可以实现铝液的在线、连续、快速测氢。