本文關(guān)鍵詞：鉻酸鑭材料的制備及其性能的研究

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【摘要】：可持續(xù)發(fā)展能源引起了科研機(jī)構(gòu)和類似的行業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注,與國(guó)際開發(fā)清潔能源、氫氣、可再生能源,以及水的再利用和回收相競(jìng)爭(zhēng)。隨著能源需求的增長(zhǎng),消耗的化石燃料量增加,氣候和環(huán)境受到影響,這是提高發(fā)電效率和發(fā)展可再生能源的迫切需要。燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,利用電化學(xué)直接將燃料如氫氣、甲醇、乙醇、天然氣和碳?xì)浠衔锏幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變電能。因此,燃料電池是一個(gè)效率比傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)要高的裝置。SOFC連接板的主要功能是在電池堆中連接一個(gè)電池的陰極和下一個(gè)電池的陽(yáng)極,并能將燃料和氧化劑分離開。因此,連接板材料必須在還原氣氛和氧化氣氛下穩(wěn)定,氣密性好,在工作條件下,有良好的電導(dǎo)率。目前,鉻酸鑭材料是最常用的連接板材料,鉻酸鑭屬于ABO3型鈣鈦礦體系化合物,通過對(duì)La位和Cr位的摻雜可以使材料具有較高的電導(dǎo)率,同時(shí)也具備與電池其他部件相匹配的熱膨脹系數(shù)。本論文采用低溫燃燒法合成了La0.75Sr0.25Cr1-xO3-δ(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)材料粉體,通過無(wú)壓燒結(jié)對(duì)粉體燒結(jié)。研究Cr缺位對(duì)材料顯微形貌、燒結(jié)性能、電性能和熱膨脹性能的影響,探討設(shè)計(jì)材料是否具有燃料電池連接板的潛能。研究發(fā)現(xiàn),La0.75Sr0.25Cr1-xO3-δ(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)粉體經(jīng)過1400℃燒結(jié)4h后均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。隨著Cr缺位增加,晶胞體積逐漸減小。塊材的相對(duì)密度由93.2%(x=0)增加到最大值94.7%(x=0.02),然后逐漸下降到87.7%(x=0.04)。樣品的熱膨脹系數(shù)在10.60~10.98×10-6 K-1(30~1000℃)范圍內(nèi),與YSZ有較好的熱膨脹匹配。在以上所有樣品中,Cr缺位x=0.02的樣品在850℃有最高的電導(dǎo)率40.4 S/cm和最低的Seebeck系數(shù)154.806μVK-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,La0.75Sr0.25Cr0.98O3-δ具備最佳的性能,并符合燃料電池連接板性能要求。進(jìn)而改變燒結(jié)工藝,使用放電等離子燒結(jié)爐對(duì)材料在1300℃、1400℃和1500℃下進(jìn)行燒結(jié),研究燒結(jié)工藝對(duì)La0.75Sr0.25Cr0.98O3-δ材料性能的影響。使用放電等離子在1300~1500℃下燒結(jié),燒結(jié)壓力45MPa,燒結(jié)時(shí)間5 min。在1500℃燒結(jié)后,燒結(jié)體的相對(duì)密度達(dá)到98.5%。在850℃時(shí)1500℃燒結(jié)的樣品有最大的電導(dǎo)率為15.3 S/cm,要比無(wú)壓燒結(jié)樣品的電導(dǎo)率低2~3倍。SPS燒結(jié)的樣品的斷裂韌性分別為1.71±0.12MPa·m1/2(1300℃)、1.66±0.12 MPa·m1/2(1400℃)、1.43±0.11 MPa·m1/2(1500℃),均比無(wú)壓燒結(jié)的要高。平均熱膨脹系數(shù)隨燒結(jié)溫度升高逐漸減小,分別為10.50×10-6 K-1(1300℃)、9.8×10-6 K-1(1400℃)、9.4×10-6 K-1(1500℃)。在以上測(cè)試的樣品中,結(jié)果顯示無(wú)壓燒結(jié)的樣品具有最佳的性能,適合作為燃料電池連接板材料。
【關(guān)鍵詞】：連接體 燃燒法 電導(dǎo)率 熱膨脹系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O614.331;TM911.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 鉻酸鑭材料的研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 鉻酸鑭粉體的合成10-12
• 1.2.2 鉻酸鑭材料的燒結(jié)12-13
• 1.2.3 摻雜對(duì)鉻酸鑭材料性能的影響13-16
• 1.3 本論文的選題意義和主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過程與研究方法18-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料18
• 2.2 粉體制備18-19
• 2.3 塊材的制備19
• 2.4 材料的性能表征19-23
• 2.4.1 粉體及塊材的X-射線衍射分析19
• 2.4.2 塊材的致密度測(cè)量19
• 2.4.3 塊材的顯微形貌分析19-20
• 2.4.4 塊材的熱膨脹系數(shù)20
• 2.4.5 塊材的電導(dǎo)率及Seebeck系數(shù)20-21
• 2.4.6 塊材的彈性模量測(cè)試21
• 2.4.7 塊材的硬度及斷裂韌性測(cè)試21-23
• 第三章 無(wú)壓燒結(jié)摻雜鉻酸鑭材料的性能23-36
• 3.1 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)O_(3-δ)前驅(qū)體粉體制備23-26
• 3.2 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)O_(3-δ)塊材的相分析26-28
• 3.3 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)O_(3-δ)塊材的顯微結(jié)構(gòu)28-29
• 3.4 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)O_(3-δ)塊材的電性能29-33
• 3.5 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)O_(3-δ)塊材的熱膨脹性能33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-36
• 第四章 放電等離子燒結(jié)La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)的性能36-47
• 4.1 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)塊材的相分析36-37
• 4.2 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)塊材的顯微形貌37-38
• 4.3 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)塊材的力學(xué)性能38-40
• 4.4 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)塊材的熱膨脹性能40-42
• 4.5 La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.98)O_(3-δ)塊材的電性能42-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第五章 結(jié)論47-49
• 參考文獻(xiàn)49-53
• 致謝53-54
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果54

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 張邦強(qiáng),李勝利,孫良成,李德輝,劉如偉,李靜;有機(jī)凝膠法制備摻雜鉻酸鑭的納米粉體[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2005年04期

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本文編號(hào)：652279