本文關(guān)鍵詞：新型中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,具有能量轉(zhuǎn)換效率高、對環(huán)境友好和操作簡單等優(yōu)點,在世界范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注和研究。傳統(tǒng)的SOFC由于工作溫度高(1000℃以上)帶來諸多材料和技術(shù)問題,因此,降低其工作溫度至中溫范圍(600-800℃)成為當(dāng)前國際上SOFC發(fā)展的趨勢。為實現(xiàn)中溫化目的,主要有兩條研究途徑：其一是研究探索在中溫條件下氧離子傳導(dǎo)率高的新型固體電解質(zhì)材料,其二是減小固體電解質(zhì)的厚度,發(fā)展電極支撐的薄膜化電解質(zhì)制備技術(shù),以降低電池內(nèi)阻,增大功率輸出。本論文主要研究新型硅基電解質(zhì)材料的制備工藝技術(shù)和元素?fù)诫s對材料的離子導(dǎo)電性能的影響。論文通過溶膠凝膠法合成了新型硅基電解質(zhì)材料Sri-xAxSiO3-δ(A=Na和Li;x=0.1,0.2,0.3,0.4)。通過差熱-熱重分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析、交流阻抗譜技術(shù)等手段對材料的熱分解過程、物相結(jié)構(gòu)、微觀形貌和燒結(jié)性能及離子導(dǎo)電率進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法,采用溶膠凝膠法制備的電解質(zhì)材料為單斜結(jié)構(gòu)、粉體顆粒粒徑小,大小均勻以及電導(dǎo)率高等優(yōu)點,因此溶膠凝膠法是一種比較理想的合成硅基電解質(zhì)材料的方法。在采用溶膠凝膠法合成電解質(zhì)硅基粉體材料時,研究了溶液的pH值、用水量、反應(yīng)溫度對凝膠的影響,優(yōu)化出制備凝膠的工藝條件為：pH=8、用水量為40m1、反應(yīng)溫度為40℃。通過對凝膠的熱重分析確定了熱處理工藝,首先以5℃/min的升溫速率加熱至600℃保溫3h,然后再以10℃/min的升溫速率加熱至900℃保溫3h,獲得粉體材料,通過燒結(jié)工藝優(yōu)化,確定將上述粉體材料經(jīng)過冷壓和900℃燒結(jié),獲得相對致密和性能良好的電解質(zhì)片體。通過交流阻抗譜技術(shù)對電解質(zhì)材料Sr1-xAxSiO3-δ(A=Na、Li;x=0.1,0.2,0.3,0.4)的電導(dǎo)率進(jìn)行研究,結(jié)果表明,電解質(zhì)材料Sr1-xAxSiO3-δ(A=Na、Li;x=0.1,0.2,0.3,0.4)的電導(dǎo)率隨溫度升高而增加,同時也隨著x值增加而增加,而且相較于傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法,通過溶膠-凝膠法合成的電解質(zhì)Sr1-xNaxSiO3-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4)具有更高的電導(dǎo)率。當(dāng)溫度為700℃時,經(jīng)溶膠-凝膠法制備的Sr0.6Na0.4SiO3-δ電導(dǎo)率可達(dá)3.25×10-2 S.cm-1,為固相反應(yīng)法(1.42×10-2 S.cm-’)的2.3倍。而溶膠凝膠法制備的電解質(zhì)Sr0.6Li0.4SiO3-δ電導(dǎo)率可達(dá)3.4×10-2S·cm-1。結(jié)果表明,中溫條件下硅基電解質(zhì)材料具有良好的離子導(dǎo)電率,使其成為極具發(fā)展前景的中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料。
【關(guān)鍵詞】：SOFC 溶膠凝膠法 Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-δ) Sr_(1-x)Li_xSiO_(3-δ)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 燃料電池簡介11-12
• 1.2 固體氧化物燃料電池簡介12-17
• 1.2.1 固體氧化物燃料電池的工作原理13-14
• 1.2.2 固體氧化物燃料電池的特點14-15
• 1.2.3 固體氧化物燃料電池構(gòu)件15-17
• 1.3 固體氧化物燃料電池的主要電解質(zhì)材料17-21
• 1.4 合成方法21
• 1.4.1 固相反應(yīng)法(Solid State Reaction)21
• 1.4.2 溶膠-凝膠法(Sol-Gel Method)21
• 1.5 研究目的及主要內(nèi)容21-23
• 第2章 實驗方法與表征手段23-27
• 2.1 實驗用品23-24
• 2.2 表征手段24-27
• 2.2.1 差熱與失重分析24
• 2.2.2 物相分析24-25
• 2.2.3 形貌分析25
• 2.2.4 電導(dǎo)率測試25-27
• 第3章 硅基材料Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-δ)的合成與表征27-43
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實驗28-32
• 3.2.1 固相法合成Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-δ)粉體28-29
• 3.2.2 溶膠凝膠法合成Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-δ)粉體29-30
• 3.2.3 燒結(jié)溫度對材料性能的影響30-32
• 3.3 結(jié)果與分析32-41
• 3.3.1 溶膠凝膠法工藝優(yōu)化32-35
• 3.3.2 物相分析35-37
• 3.3.3 形貌分析37-38
• 3.3.4 電性能分析38-41
• 3.4 結(jié)論41-43
• 第4章 硅基材料Sr_(1-x)Na_xSiO_(3-δ)粉體的合成與表征43-50
• 4.1 引言43
• 4.2 實驗43-45
• 4.2.1 實驗原料43-44
• 4.2.2 實驗過程44-45
• 4.3 結(jié)果與分析45-49
• 4.3.1 物相分析45-46
• 4.3.2 形貌分析46-47
• 4.3.3 電導(dǎo)率分析47-49
• 4.4 結(jié)論49-50
• 第5章 總結(jié)50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 致謝54-55
• 作者簡介55

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