本文關(guān)鍵詞：釓摻雜氧化鈰電解質(zhì)材料的制備及電化學(xué)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）是一種高效、環(huán)保的全固態(tài)發(fā)電裝置。由于Y2O3穩(wěn)定的ZrO2(YSZ)電解質(zhì)材料操作溫度（1000℃）過(guò)高，提高了材料的成本并且降低了電池的穩(wěn)定性。因而，開(kāi)發(fā)中低溫固體氧化物電池電解質(zhì)材料成為固體氧化物燃料電池的研究熱點(diǎn)。目前中低溫固體氧化物電解質(zhì)材料主要有摻雜CeO2基材料和鎵酸鑭等。摻雜CeO2基材料化學(xué)配比簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，但是也有其缺點(diǎn)，即CeO2材料的燒結(jié)溫度過(guò)高。過(guò)高的燒結(jié)溫度導(dǎo)致電解質(zhì)材料的晶粒粒徑快速增長(zhǎng)而降低材料的機(jī)械性能。因此如何降低材料的燒結(jié)溫度，提高粉體的燒結(jié)活性以制備出燒結(jié)溫度低、致密度高，電導(dǎo)率良好、穩(wěn)定性好的電解質(zhì)是本文的研究重點(diǎn)。 本文選用的是Ce0.8Gd0.2O1.9(GDC)固體電解質(zhì)材料，通過(guò)兩種方法進(jìn)行研究：（1）摻入金屬氧化物做燒結(jié)助劑；（2）改進(jìn)共沉淀法制備工藝制備納米粒徑的粉體，提高粉體的燒結(jié)活性。其中，摻入氧化鋰在1250℃就能夠制備出致密度較高的（95%）GDC電解質(zhì)材料，大大降低了電解質(zhì)材料的燒結(jié)溫度。碳酸氫銨做沉淀劑共沉淀法制備的GDC粉體達(dá)到納米級(jí)，且燒結(jié)活性良好，0.15M Ce3+和Gd3+混合溶液/0.75M碳酸氫銨條件下制備的GDC粉體燒結(jié)得到的電解質(zhì)片相對(duì)致密度達(dá)到97%。草酸做沉淀劑制備GDC粉體為微米級(jí)，燒結(jié)活性均非常好，1350℃下燒結(jié)得到的電解質(zhì)片的相對(duì)致密度達(dá)到95%以上。為討論電解質(zhì)的穩(wěn)定性，對(duì)電解質(zhì)進(jìn)行恒流極化，極化前后進(jìn)行交流阻抗測(cè)試。根據(jù)阻抗值求得極化前后電導(dǎo)率值及活化能值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，極化后電解質(zhì)的電導(dǎo)率值降低，活化能值增大。從電解質(zhì)片微觀結(jié)構(gòu)可知，，電解質(zhì)經(jīng)恒流極化后，晶粒與晶粒之間的晶界變得明顯，晶界電阻增大，導(dǎo)致物質(zhì)傳輸受阻。
【關(guān)鍵詞】：固體氧化物燃料電池 GDC電解質(zhì)材料 燒結(jié)助劑 共沉淀法 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.4;O646
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 氧化鈰基電解質(zhì)材料11-14
• 1.3 GDC 電解質(zhì)材料的制備方法14-19
• 1.3.1 高能球磨法14-15
• 1.3.2 燃燒法15-16
• 1.3.3 共沉淀法16-17
• 1.3.4 微乳液合成法17-18
• 1.3.5 溶膠-凝膠法18-19
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法21-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.2 GDC 電解質(zhì)材料的制備方法22-25
• 2.2.1 摻雜燒結(jié)助劑制備 GDC 電解質(zhì)材料22-23
• 2.2.2 共沉淀法制備 GDC 電解質(zhì)材料23-25
• 2.3 物理測(cè)試25-26
• 2.3.1 熱重-差熱分析測(cè)試25
• 2.3.2 物相分析測(cè)試25
• 2.3.3 粉體及電解質(zhì)片形貌分析25
• 2.3.4 電解質(zhì)片致密度測(cè)試25-26
• 2.4 電化學(xué)性能測(cè)試26-28
• 2.4.1 固體電解質(zhì)電導(dǎo)率測(cè)試26-27
• 2.4.2 固體電解質(zhì)穩(wěn)定性測(cè)試27-28
• 第3章 加入燒結(jié)助劑制備 GDC 電解質(zhì)材料28-43
• 3.1 溶膠-凝膠法制備 GDC 粉體28-30
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)流程28-29
• 3.1.2 GDC 粉體物相及性質(zhì)分析29-30
• 3.2 加入燒結(jié)助劑制備電解質(zhì)材料30-42
• 3.2.1 Li_2O 作為燒結(jié)助劑30-36
• 3.2.2 NiO 作為燒結(jié)助劑36-40
• 3.2.3 CuO 作為燒結(jié)助劑40-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 制備納米級(jí) GDC 電解質(zhì)材料43-63
• 4.1 共沉淀法制備的 GDC 粉體43-55
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)流程43
• 4.1.2 粉體物相分析43-46
• 4.1.3 沉淀劑 NH_4HCO_3濃度46-48
• 4.1.4 Ce~(3+)和 Gd~(3+)混合液濃度48-50
• 4.1.5 分散劑—聚乙二醇50-53
• 4.1.6 草酸為沉淀劑53-55
• 4.2 電解質(zhì)的電化學(xué)性能分析55-61
• 4.2.1 碳酸氫銨共沉淀制備的電解質(zhì)55-59
• 4.2.2 草酸共沉淀制備的電解質(zhì)59-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第5章 電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究63-86
• 5.1 LGDC 電解質(zhì)穩(wěn)定性研究63-71
• 5.1.1 LGDC 電解質(zhì)的電導(dǎo)率及活化能分析63-69
• 5.1.2 LGDC 電解質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)分析69-71
• 5.2 NGDC 電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究71-75
• 5.2.1 NGDC 電解質(zhì)的電導(dǎo)率及活化能分析71-74
• 5.2.2 NGDC 電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)分析74-75
• 5.3 共沉淀法制備的電解質(zhì)的穩(wěn)定性研究75-85
• 5.3.1 碳酸氫銨做沉淀劑制備的電解質(zhì)穩(wěn)定性研究75-78
• 5.3.2 草酸做共沉淀劑制備的電解質(zhì)片穩(wěn)定性78-85
• 5.4 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 致謝93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

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  本文關(guān)鍵詞：釓摻雜氧化鈰電解質(zhì)材料的制備及電化學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：422615