La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-x)M_xO_(3-α)(M=Mo,Nb)阴极材料的制备与电化学性能

La_(0.6)Sr_(0.4)Fe_(1-x)M_xO_(3-α)(M=Mo,Nb)阴极材料的制备与电化学性能

作者:师大云端图书馆 时间:2018-03-10 分类:参考文献 喜欢:3572
师大云端图书馆

【摘要】能源和环境问题已经成为全人类面临的重大挑战,决定着社会发展的进程和未来。固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell:SOFC)是一种将化学能直接转化为电能的装置,因其具有环境友好、燃料适应性强及能量转换效率高等优点,受到了全世界范围的关注。SOFC一般呈现出由多孔性的阴阳极包夹着致密的电解质层而组成的三明治结构。传统的SOFC使用Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)为电解质,操作温度一般高达800-1000℃,此类电池被称之为高温固体氧化物燃料电池(hightemperaturesolidoxidefuelcell:HT-SOFC)。如此高的操作温度带来了一系列的严重问题:制作成本高、电极与电解质之间易发生相互扩散、材料容易老化、封接材料难以选择等等,这些问题严重阻碍了其商业化的发展进程。因此,中温固体氧化物燃料电池(intermediate-temperaturesolidoxidefuelcell:IT-SOFC,操作温度为500-800℃)得到了研究者们广泛的关注。燃料电池的操作温度从高温范围降到中温范围后,电解质的电导率、阴阳极的电化学催化活性都会大大降低,进而使得电池的性能降低。因此,为了使IT-SOFC得到更好的发展和应用,我们需要研究、开发出中温条件下具有较好性能的电解质及电极材料。目前有两种用于改进电解质性能的方法。一种是选用中温范围内具有较高电导率的电解质材料,另一种是将电解质材料薄膜化。电解质的薄膜化能够显著降低电池的内阻,大大降低其能量的损失。但是随着SOFC的工作温度从高温降至中温,电极与电解质之间的极化电阻会迅速增大,其中,阴极的极化电阻成为了限制电池性能的一个主要因素。因此,研究者们将开发合适的阴极材料作为IT-SOFC的研究重点之一。基于以上种种原因,本论文着重对以质子导体薄膜为固体电解质的IT-SOFC进行一定的探索性研究。研究的主要内容和成果如下:采用固相反应法制备得到了系列、新型、无钴、钙钛矿结构的IT-SOFC的阴极材料La0.6Sr0.4Fe1-xNbxO3-(0.00≤x≤0.20)。在300-800℃下,系列样品在空气气氛中的电导率以及典型样品La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-(LSFN10)在氧气和氮气气氛中的电导率通过交流阻抗谱法进行了测试和分析。采用简易的浆料旋涂法,在多孔性的NiO-BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-(BZCY)复合阳极支撑体上制备BZCY电解质薄膜,用同样的方法在电解质薄膜上制备了多孔性的La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-(LSFN10)阴极,分别以H2和Air为燃料和氧化剂,组装成如下的单电池:H2,NiO-BZCY|BZCY|LSFN10,Air。利用电化学工作站测试、分析了该燃料电池在500-700℃下的性能。研究结果表明,系列陶瓷样品的电导率随温度升高而增大,呈现出类半导体的导电行为;典型陶瓷样品LSFN10的电导率在较宽的氧分压范围内(10-10-1atm)随着氧分压的增大而增大,表明该样品中p-型电子导电占主导地位。燃料电池的功率密度随温度升高而增大,700℃时输出功率密度达到最大值,为503mW·cm-2,电极极化阻抗仅为0.17Ω·cm2。本研究采用硝酸盐-柠檬酸法制备了系列、新型、无钴、钙钛矿结构的阴极材料La0.6Sr0.4Fe1-xMoxO3-(0.00≤x≤0.20)。在300-800℃下,系列样品在空气气氛中的电导率及典型样品La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-(LSFM10)在氮气和氧气气氛中的电导率利用交流阻抗谱法进行了测试。系列阴极材料中,475℃时,典型样品LSFM10在空气气氛中的电导率最大,达到159S·cm-1。采用旋涂和共烧结相结合的方法成功制得如下的单电池:NiO-BZCY|BZCY|LSFM10,分别以H2和Air为燃料和氧化剂,测试分析了该电池在500-700℃下的性能。该电池在700℃时输出功率密度达到最大,为496mW·cm-2,电极极化阻抗为0.15Ω·cm2。以上的研究结果表明,无钴、钙钛矿结构的氧化物La0.6Sr0.4Fe0.9Nb0.1O3-和La0.6Sr0.4Fe0.9Mo0.1O3-均是有潜力的IT-SOFC的阴极材料。
【作者】俞甜;
【导师】马桂林;
【作者基本信息】苏州大学,无机化学,2014,硕士
【关键词】钙钛矿;阴极材料;电导率;中温固体氧化物燃料电池;

【参考文献】
[1]金奉明.基于中性标准的标准件库技术研究[D].西北工业大学,航空宇航制造,2004,硕士.
[2]张梦捷.《新丝路高级商务汉语综合教程》与《新编剑桥商务英语(高级)》的比较研究[D].西安外国语大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[3]程冬梅.姿势诱发反射测试评估下肢平衡功能[D].苏州大学,法医学,2014,硕士.
[4]李杰.连铸坯凝固组织的模拟[D].东北大学,钢铁冶金,2010,硕士.
[5]万勤.初中生自尊、认知风格对人际冲突解决策略的影响[D].内蒙古师范大学,心理健康教育(专业学位),2013,硕士.
[6]赵书城,蒙应杰,马建国,陆为国.敦煌学Web数据库的设计与实现[J].计算机应用研究,2002,01:19-22.
[7]马海兵,张锦,范颖杰,胡运发.基于静态IS-树的频繁模式挖掘[J].模式识别与人工智能,2005,06:664-669.
[8]周彦莉.消费者决策网络及应用研究[D].山东大学,管理科学与工程,2014,博士.
[9]丁瑾.浅析鸠摩罗什与义净佛经翻译的异同[D].河北师范大学,中国古代史,2012,硕士.
[10]牛文艳.慢病毒载体(miRNA Sponge)介导miR-17、miR-20a基因沉默的抗白血病作用机制研究[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[11]桂坤.兴隆河城区段治理研究[D].大连理工大学,水利工程(专业学位),2013,硕士.
[12]刘艳玲.私募股权基金退出方式与时机研究[D].西北农林科技大学,工商管理(专业学位),2012,硕士.
[13]恒庆海,王广雄.SISO系统混合灵敏度的鲁棒性能设计[J].控制与决策,1999,03:78-80.
[14]王秀梅.基于分形路面破损图像裂纹识别研究[D].长安大学,智能交通与信息系统工程,2014,硕士.
[15]王霄.循环井—井内生物反应器技术修复苯胺污染含水层[D].吉林大学,环境工程(专业学位),2013,硕士.
[16]苏日古嘎.育肥模式对绒山羊成年母羊肉品质的影响及其与羔羊肉品质比较研究[D].内蒙古农业大学,农业推广,2013,硕士.
[17]李娟娟.社会企业:中国农村扶贫开发的新力量[D].山东大学,行政管理,2013,硕士.
[18]杨月华.我国县级政府在旅游开发中的角色定位研究[D].西北大学,公共管理(专业学位),2014,硕士.
[19]罗进洲.基于SMS及RS的闽江福州段水污染控制研究[D].福州大学,环境工程,2004,硕士.
[20]张嗣东.PTT及其新型共聚酯的合成研究[D].吉林大学,有机化学,2013,硕士.
[21]霍修兰.延安时期中国共产党的社会建设理论与实践研究[D].浙江工商大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[22]肖丽媛.水平垃圾压块机结构改进设计与有限元分析[D].青岛科技大学,机械工程,2012,硕士.
[23]张志远.农村土地承包经营权流转问题研究[D].浙江大学,法律(专业学位),2012,硕士.
[24]张勋.新疆准东煤溶胀机理及制备精细油水煤浆的研究[D].西安科技大学,应用化学,2013,硕士.
[25]李毅.内蒙古稀土产业创新系统构建研究[D].内蒙古科技大学,区域经济学,2013,硕士.
[26]DHANANAHMEDOTHMANAL-JABALI.也门公立中学学生英语语言学习态度研究[D].吉林大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[27]王汉瑞.面向工业无线网络的能量感知型多径路由机制的设计与仿真实现[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[28]常云龙,牛 野,BabkinAS,路 林.外加纵向低频磁场对CO2焊过渡频率的影响[J].沈阳工业大学学报.
[29]王伟.32小时睡眠剥夺对心理旋转能力影响的实验研究[D].第四军医大学,航空、航天与航海医学,2004,硕士.
[30]武飞甫.金融资源稀缺性研究[D].山西财经大学,金融学,2013,硕士.
[31]黄彬.从三星堆到大足石刻—谈文化价值体系与雕塑本体的关系[D].西南大学,美术学,2014,硕士.
[32]王天翼.卢卡奇物化理论研究[D].西安科技大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[33]段文胜,李飞,王彦春,王春和,党青宁.面向宽方位地震处理的炮检距向量片技术[J].石油地球物理勘探,2013,02:206-213+332+157.
[34]冯现永.基于数据挖掘的读者借阅信息查询分析系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机技术,2010,硕士.
[35]李丽.基层公务员受训准备度对培训效果影响机制研究[D].大连理工大学,行政管理,2013,硕士.
[36]张宗强.新型复合材料抗浮锚杆承载特性现场试验研究[D].青岛理工大学,岩土工程,2012,硕士.
[37]曾言.嵊泗民宿室内设计研究与实践[D].浙江理工大学,艺术设计(专业学位),2014,硕士.
[38]唐伟.钙钛矿型催化剂对VOCs催化燃烧的研究[D].浙江工业大学,2005.
[39]刘树桓.航空制造技术发展趋势和对策[J].航空工艺技术.1990(03)
[40]张翘楚.黑龙江省农民组织化问题研究[D].吉林大学,农业推广,2012,硕士.
[41]刘艺侠.相同给水条件下额济纳流域主要自然景观效益分析[D].内蒙古师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[42]力尚昆.聚吡咯及其复合纳米材料的可控制备和对六价铬吸附性质研究[D].吉林大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[43]解国凤.论刑事诉讼中近亲属作证豁免权[D].黑龙江大学,法律,2013,硕士.
[44]黄蕾.当前我国城市贫困问题的原因分析与对策建议[D].吉林大学,社会学,2004,硕士.
[45]韦丽萍.基于SOI脊型波导的跑道型谐振腔电光调制器[D].中北大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[46]王光磊.压下率对真空复合轧制特厚钢板复合性能影响规律的研究[D].东北大学,材料加工工程,2010,硕士.
[47]檀竹生.用UML实现网上售书系统[D].对外经济贸易大学,产业经济学,2004,硕士.
[48]刘韵婷,张嗣瀛,井元伟.基于粒子群优化的无线传感器网络非视距节点定位算法[J].控制与决策,2015,06:1106-1110.
[49]耿雅琴.W社区居家养老服务供需研究[D].山西财经大学,社会保障,2014,硕士.
[50]刘燕德.水果糖度和酸度的近红外光谱无损检测研究[D].浙江大学,2006.

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