ZrO_2纳米涂层修饰改性陶瓷微滤膜吸附机理研究

分别在MgCl2和NaCl稀溶液中,用AFM研究了四方相ZrO2纳米涂层的表面排斥力随作用距离的变化关系。当作用距离较远时,表现为长程排斥力,当作用距离较近时,为强烈的短程排斥力。Mg2+在ZrO2纳米涂层表面具有特征吸附,而Na+表现出惰性电解质的特征。随着MgCl2浓度的增大,渗透通量呈明显下降的趋势。随着NaCl浓度的增大,渗透通量呈稍有增大的趋势。     

以丁烷为燃料的便携直接火焰固体氧化物燃料电池堆的研究(英文)

以丁烷液化气为燃料,以固体氧化物燃料电池为电源,可以进行全天候的充电,是未来理想的充电模式。研究了以丁烷为燃料的可以便携的直接火焰燃料电池堆。该电池结构和电性能分别用扫描电子显微镜SEM和电化学工作站进行了表征。该电池堆由3片以Ni/YSZ为阳极支撑形的单电池构成。该电池堆操作开路电压为2.1 V,最大输出功率为0.24 W,可带动小风扇连续运行超过4 h。运行4 h后电池阳极没有积炭发生,说明该电池可以连续运行多个小时,可用作便携充电电源。     

Pd修饰Ni-YSZ多维阳极在直接甲烷SOFC的抗积碳研究

Ni-YSZ阳极在固体氧化物燃料电池(SOFC)中使用最为广泛,但是存在积碳问题。采用流延-压烧工艺制备NiO-YSZ||YSZ池阳极支撑型半电池。对NiO-YSZ||YSZ半电池进行还原,制备Ni-YSZ阳极。以PdCl_2为原料,乙醇为表面活性剂,在Ni/YSZ阳极上表面制备纳米Pd功能层,并制备Pd-Ni-YSZ||YSZ||Pd-Ag单电池。通过SEM和XRD对电极进行表征,发现Pd在Ni-YSZ阳极表面以及内部可以形成多维纳米催化层。浸渍量为0.6wt%Pd的单电池,以甲烷为燃料气时,在750℃和800℃功率密度分别达到了360 m W/cm~2和446 m W/cm~2。在开路电压下,电池的运行23 h,没有出现明显下降和积碳现象。     

甘氨酸-硝酸盐法合成阴极粉体La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3研究

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了阴极粉体La0.8Sr0.2MnO3。用TG-DTA、XRD、粒度分析仪、BET、TEM等对产物形成过程、晶体结构、粒度分布和微观结构进行了分析和表征。结果表明:甘氨酸同时作为燃料和络合剂,能在低温下形成符合规定化学计量配比的钙钛矿晶相;由粒度分析得出粉体D50为4.932μm;由BET测量得出粉体比表面积为12.32 m2/g,粉体的dBET值为74.6 nm;由TEM观察可知粉体的一次粒子大小为50 nm,粒子形状较规则。     

固体氧化物燃料电池电解质8YSZ薄膜的水系流延

本文采用水系浆料流延成型法制备固体氧化物燃料电池SOFC的电解质材料(8%摩尔分数Y2O3,稳定的ZrO2,下称8YSZ)薄膜,研究了三种不同类型的分散剂对8YSZ浆料稳定性的影响.通过优化pH值和分散剂用量等因素,使浆料的稳定性达到最佳,获得固相含量高达62%质量分数的适合流延的8YSZ水系浆料.以该浆料为原料,采用流延的方法成型8YSZ薄膜,获得了显微结构均匀、相对密度达49.4%、表面光滑、无裂纹、柔韧性好、干燥后厚度为50 μm左右的薄膜素坯.该素坯在1350℃保温4 h烧结得到相对密度大于96%的致密8YSZ烧结薄膜.     

高铝陶瓷显微结构及制备工艺对金属化层性能影响的研究

通过配方及烧成工艺的改变,得到两种不同显微结构的高铝陶瓷材料,其一为晶粒大小均匀,边界清晰,晶粒堆砌结构;其二为晶粒大小不一,晶粒边界不清,甚至晶粒被包裹在玻璃相中,形成玻璃相堆积结构。测定了材料的抗折强度、体积电阻率、抗击穿强度、比重、金属化层抗张强度和气密性。分析了两种显微结构的成因及不同微观结构对陶瓷材料性能和金属化层性能的影响。实验证明:采用微粉氧化铝配料,利于获得金属化性能优良的细晶结构的高铝陶瓷材料;用粗粉氧化铝配料,并加入复合的添加剂,也可以获得细小晶粒堆砌结构的高铝陶瓷材料,这类结构高铝陶瓷材料的金属化层性能好。     

纳米BaTiO_3粉体的水系流延研究

以纳米BaTiO3粉体为原料,通过研究BaTiO3的颗粒特性、pH值、分散剂、粘结剂、塑化剂的用量等因素对浆料和流延生坯片性能的影响,成功制备了BaTiO3陶瓷基片。当pH值大于10时,可以有效抑制Ba2+的溶出;分散剂PAA的用量为1.0 wt%时,纳米BaTiO3在水体系中有最佳的分散效果;复合粘结剂的用量为5 wt%~8 wt%(D-1070∶PVA=7∶3),塑化剂与粘结剂质量比为4∶5时,可获得综合性能较好的生坯片。所得的流延生坯片相对密度达55%,BaTiO3颗粒在坯片中分散均匀。在1300℃烧结,可以得到平整、无缺陷、相对密度达98.5%的BaTiO3陶瓷基片。     

水系流延技术制备95氧化铝陶瓷基片的研究

本论文采用水系流延技术制备了95氧化铝陶瓷基片,主要对浆料中各种添加剂的作用作了系统研究。分散剂通过与无机粉料的吸附,提供双重稳定效应使浆料具有较好的分散性,实验中分散剂PAA(聚丙烯酸)最佳的用量为0.5wt%。粘结剂PVA(聚乙烯醇)最佳用量为4.5wt%。塑化剂PEG(聚乙二醇)的加入可以降低粘结剂的玻化温度,提高坯片柔韧性。塑化剂与粘结剂的用量比值(R)在1~1.2之间为宜。最终获得了具有一定强度、韧性、表面光滑的坯片,烧结出密度为3.785g/cm395氧化铝陶瓷基片。     

核壳结构的LSCF-GDC复合阴极的合成研究

采用静电纺丝技术制备结构均一的LSCF纤维,再利用溶胶法在纤维表面包裹一层GDC纳米粉体,构建核壳结构的LSCF-GDC复合阴极.运用DTA-TG、XRD、SEM、EDS和电化学工作站等测试手段分别对静电纺丝纤维的热性能、物相组成、粉体及单电池的形貌、阴极成分和单电池的电性能等进行了表征.研究结果表明,通过静电纺丝法可以制备纳米级LSCF纤维.该纤维经过800℃烧结后,形成直径在150～200 nm长度超过100μm的LSCF纤维.以Ce(NO3)3·6H2O、Gd(NO3)3·6H2O溶胶作为原料,与LSCF混合可以制备具有核壳结构的LSCF-GDC复合材料.该材料与通过涂刷烧结的方式可以在GDC//GDC+NiO半电池表面制备具有纤维结构的多孔阴极.制备后的电池为LSCF-GDC//GDC//GDC+NiO结构,该单电池在700℃下,以H2为燃料,空气为氧化气的最大功率密度为0.64 W/cm2,极化阻抗为0.04Ω·cm2.     

10%摩尔分数Gd2O3掺杂CeO2纳米粉体水系流延技术研究

本文研究了10%摩尔分数Gd2O3 掺杂CeO2(简称10GDC)纳米粉体的水系流延技术.重点在于探讨各种添加剂在流延浆料中的作用及其相关机理,最终得到最佳的10GDC纳米粉体流延浆料配方及其流延工艺参数.研究表明:通过使用聚丙烯酸(PAA)作为分散剂、聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂、聚乙二醇作为塑性剂、控制浆料pH值为9.0～10.0可制备出具有高固相含量(55%体积分数)、稳定分散、具有适当粘度的浆料.该浆料流延、干燥后可以得到表面光滑、无裂纹、组分均匀、强度高、柔韧性好、生坯密度高(相对密度为51.5%)的流延坯片.