SrCe0.90Gd0.10O3固体电解质燃料电池性能研究

以固相反庆方法制备了SrCe0.90Gd0.10O3含质子导电的固体电解质,对以该材料为电解质的燃料电池的性能进行了研究。结果表明,电池的输出电压强裂依赖于湿度民,其原因是电池电解质具有复杂的导电机理,通过对其在燃料电池工作气氛下的阻抗谱研究,揭示了该材料导电类型随气氛变化的规律,并从机理上对此实验加以解释,根据实验结果,确定了电解质材料的最佳使用条件。     

掺杂镓酸镧基固体电解质的研究进展

综述近几年掺杂镓酸镧基固体电解质的研究进展，分析了掺杂LaGaO3结构及导电机制，讨论了碱土、过渡金属及杂相对掺杂镓酸镧固体电解质的导电性的影响，描述了掺杂镓酸镧固体电解质的应用前景，指出了尚存在的问题及解决问题的途径。     

用于燃料电池的Bi2O3基稀土固体电解质的研制

合成了（Ｂｉ２Ｏ３）０．７５（Ｙ２Ｏ３）０．２５和（Ｂｉ２Ｏ３）０．６５（Ｇｄ２Ｏ３）０．３５固体电解质陶瓷材料；测试了其晶体结构，ＸＰＳ谱及在５００￣８００℃的离子电导率随温度的变化；组装了镀有ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３保护膜的Ｂｉ２Ｏ３基稀土固体电解质燃料电池。     

BaCe0.8Y0.2O3-α固体电解质的离子导电性及其燃料电池性能

用高温固相反应合成了BaCe08Y02O3-α固体电解质,用氢浓差电池和氧浓差电池方法研究了它的离子导电特性.以该氧化物为固体电解质,多孔性Pt为电极材料,组成氢-空气燃料电池,测定了该燃料电池的电流-电压特性.研究发现,BaCe0.8Y0.2O3-α在氢气中几乎是一个纯的质子导体,在氧气中是一个氧离子和电子空穴的混合导体,其燃料电池的开路电压(OCV)接近于理论值,最大输出电流密度约为820mA@cm-2(1000℃),最大输出功率密度约为200mW@cm-2(1000℃),放电性能稳定,具有良好的电池性能.     

以甲醇为燃料的中温固体氧化物燃料电池性能研究

制备了阳极负载型LDC-LSGM双层电解质薄膜电池.考察了单电池在分别使用甲醇和氢气两种燃料时,不同温度下的I～V性能.以甲醇为燃料,以空气为氧化剂时,800℃下的最大输出功率密度为1.07W/cm²,而使用氢气为燃料时,最大输出功率密度为1.54W/cm².通过交流阻抗研究了造成甲醇性能降低的可能原因.结果表明,以甲醇作为燃料时,单电池性能较氢气作为燃料时低.     

BaCe_(0.8)Y_(0.2)O_(3-α)固体电解质的离子导电性及其燃料电池性能

用高温固相反应合成了BaCe0.8Y0.2O3-α固体电解质用氢浓差电池和氧浓差电池方法研究了它的离子导电特性。以该氧化物为固体电解质多孔性Pt为电极材料组成氢空气燃料电池测定了该燃料电池的电流电压特性。研究发现BaCe0.8Y0.2O3-α在氢气中几乎是一个纯的质子导体在氧气中是一个氧离子和电子空穴的混合导体其燃料电池的开路电压OCV接近于理论值最大输出电流密度约为820mA·cm-21000℃最大输出功率密度约为200mW·cm-21000℃放电性能稳定具有良好的电池性能。     

Ba0.95Ce0.9Y03-α固体氧化物燃料电池性能

以Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α为固体电解质,Pt为电极,组成氢-空气燃料电池,测定了该电池600～1000℃下电流-电压特性、电极极化特性和电解质中各电荷载流子(质子、氧离子、电子空穴)迁移数及其电导率.实验表明,该电池放电性能良好,能稳定地输出电能,1000℃时的最大输出电流密度为680 mA@cm-2.正、负Pt电极极化特性很小,放电时的电压耗损主要由电解质电阻产生.在氢-空气燃料电池条件下,Ba0.95Ce0.9Y0.1O3-α显示混合离子(质子+氧离子)导电性.随着温度升高,质子迁移数减小而氧离子迁移数增大,当温度为780℃时,质子和氧离子迁移数相同(0.46),在低于780℃时,质子电导占优势,而在高于780℃时,氧离子电导占优势.     

AaZrO3基质固体电解质的水热合成与表征

利用水热晶化法制备了ＢａＺｒＯ３纯相和ＢａＺｒ１－ｘＭｘＯ３－ａ（Ｍ＝Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ；ｘ≤０．２０）体系固体电解质通过ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＩＲ，＾２７ＡｌＭＡＳＮＭＲ和化学分析，对产物的物相，粒度和掺杂质进入晶格的数量进行了表征。     

Pt／YSZ固体电解质界面氧的电荷传递过程研究

用极化法研究了不同温度和氧分压下Ｐｔ／ＹＳＺ界面氧的电荷传递过程．研究发现氧电荷传递过程的阴、阳极电荷传递系数为１，不随温度和氧分压而变．从实验和反应机理推导得到，Ｐｔ／ＹＳＺ界面的交换电流密度和氧分压之间存在，ｉ０＝２ＦＫｒ（ＫＯ２ＰＯ２）１／４（１＋ＫＯ２ＰＯ２）１／２的关系．通过数学分析还获电化学反应速度常数，氧在Ｐｔ表面上吸附平衡常数等重要参数     

固相法合成中温固体电解质La-Bi-Al-O和La-Bi-Al-Zn-O系列材料

采用固相合成法合成了Ｌａ－Ｂｉ－Ａｌ－Ｏ和Ｌａ－Ｂｉ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系列材料，确定了其物相为ＬａＡｌＯ３，ＢｉＡｌＯ３和Ａｌ４Ｂｉ２Ｏ９的混合相。在Ｌａ－Ｂｉ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系列材料中，Ｚｎ＾２＋加入到ＬａＡｌＯ３和ＢｉＡｌＯ３的晶格中，且可使材料的导电率进一步增高。     

高性能镓酸镧基电解质燃料电池

制备并用多种电化学方法研究了LaGaO3基高性能中温固体氧化物燃料电池的电极和电解质材料，组装出了高性能单电池.实验发现， Co掺杂的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3电解质中， Co含量的增加显著提高了电解质的氧离子电导率，电解质的氧迁移数略有减小，是非常好的中、低温燃料电池电解质.钴掺杂的电解质不仅显著减小了电池的欧姆电阻，而且减小了电池的阴、阳极极化过电位.以La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.11Co0.09O3为电解质时电池在1073、973、873 K下的最大输出功率密度分别达到1.77、0.92、0.41 W•cm－2，是非常有前景的电池体系.     

以脲和硫脲为主体的高分子固体电解质的研究

研制了一种以脲和硫脲为主体的固体电解质,其室温电导率可达到6.84×10^-3S·cm^-1,分析了影响该电解质电导率的因素.初步确定该物质为一种不定型固熔体,导电机理是硫脲转化为硫氰酸铵,硫氰酸铵电离导电.     

梳状高分子固体电解质的离子导电性研究

深入研究了交替马来酸酐共聚物多缩乙二醇酯（ＣＰ３５０）两种锂盐络合物ＣＰ３５０／ＬｉＡｓＦ＿６和ＣＰ３５０／ＬｉＰＦ＿６的离子传导性能,给出了与复阻抗谱相对应的等效电路．离子电导率随［Ｌｉ］／［ＥＯ］的变化而出现一极大值,室温下,两体系电导率极大值分别为１．３８×１０（－４）,８．３２×１０（－５）Ｓ／ｃｍ．电导率随温度升高而增加．导电行为呈非－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ特征．阴阳离子半径之和（ｒ＿ｃ＋ｒ＿ａ）愈大,离子电导率愈高．     

锰酸镧和氧化钇稳定的氧化锆复合阴极的研究

用交流阻抗,强极化和电导测量等方法考察了一系列不同氧化钇稳定氧化锆(YSZ)含量的锶掺杂锰酸镧(LSM)复合阴极的电化学性能,发现随着掺入YSZ量的增大,阴极性能大幅度提高,当YSZ质量分数为40%时,电极性能最好,电化学极化电阻约为1.18Ω/cm².通过分析发现,YSZ的掺杂使电极反应过程的控制步骤发生了变化.同时发现,随着YSZ含量的增加,电极的接触电阻增大.以Pt为电流收集层和40%的YSZ+LSM的复合电极形成的二层电极可有效地消除接触电阻,进一步提高了复合电极的性能.在1223K极化电阻从1.18Ω/cm²下降到0.41Ω/cm².     

无机钠离子电池固体电解质研究进展

地球上钠资源储量丰富、成本低廉,使得钠电池吸引了越来越多研究者的关注。传统的基于有机溶剂电解液体系的钠电池在安全方面存在不足。固态钠离子电池能够有效解决安全的问题,增加电池的安全性能。固态钠离子电池是一种很有前景的储能方式。钠离子固体电解质主要有Na-β-Al_2O_3、钠超离子导体(NASICON)、硫化物、聚合物以及硼氢化物这几类。无机固体电解质相对于聚合物固体电解质,离子电导率有优势。本文总结了三种常见的无机钠离子固体电解质:Na-β-Al_2O_3、NASICON、硫化物的研究进展,从离子电导率和界面稳定性等方面阐述了近年来的发展。     

Synthesis and electrical properties of Li1+ x M x Ti2– x (PO4)3 (where M =Sc, Al, Fe, Y; x =0.3) superionic ceramics

Compounds of the system Li_{1+ x} M _x Ti_{2– x} (PO₄)₃ (where M=Sc, Al, Fe, Y; x=0.3) were synthesized by a solid-state reaction and studied by X-ray diffraction. The ceramic samples were sintered and investigated by complex impedance spectroscopy in the frequency range 10⁶–1.2×10⁹ Hz in the temperature range 300–600 K. Two relaxation dispersions related to the fast Li⁺ ion transport in bulk and grain boundaries were found. The activation energies of the bulk conductivity and relaxation frequency were obtained from the slops of Arrhenius plots. The values of the activation energies of the bulk ionic conductivity and relaxation frequency were found to be very similar in all the materials investigated. That can be attributed to the fact that the temperature dependences of the bulk conductivity are caused only by the mobility of the fast Li⁺ ions, while the number of charge carriers remains constant with temperature. Electronic Publication     

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8的电化学性质及其在SOFC中的应用

采用凝胶浇注法制备具有较高氧离子电导率的固体电解质La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O2.8粉料.X射线衍射结果表明,于1400℃焙烧后即形成了钙钛矿结构,无杂相存在.探讨了粉料压制坯体的致密化和导电性能在1450℃下与烧结时间的关系,发现烧结时间为18h时其相对密度达98.3%,而在24h的情况下,样品具有最佳的氧离子导电性.采用Ni-Ce0.8Gd0.2O1.9作为阳极,La0.8Sr0.2Ga0.6Ni0.4O2.7作为阴极,组装了平板型固体氧化物燃料电池(SOFC).阳极和阴极分别通入含3%H2O的氢气和空气,750℃时的开路电压为1.04V,最大输出功率密度(P)达252mW/cm2(U=0.48V,J=525mA/cm2).     

分子凝胶电解质的电导率研究

凝胶因子4,4'-二(硬脂酰胺基)二苯醚(BSDE)在水和非水介质(如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、碳酸丙烯酯等)中利用非共价键相互作用自组装成有序的三维纤维网络结构,使介质凝胶化.该凝胶被称之为分子凝胶.同样,BSDE也能使锂盐溶液凝胶化,制备一种新型分子凝胶电解质.水分子凝胶锂离子电解质的室温离子电导率达到10^-1～10^-2S·cm^-1,碳酸丙烯酯分子凝胶锂离子电解质的室温离子电导率也能达到10^-2～10^-3S·cm^-1.分子凝胶的离子电导率研究表明,锂盐在凝胶中的行为和其在溶液中的行为相似.在-35℃的低温下,分子凝胶的电导率与其溶液相比约低1～2个数量级.     

阳极负载型SOFC阳极基底厚度对性能的影响

制备不同厚度阳极负载型YSZ薄膜固体氧化物燃料电池 ,并对电池的极化、放电性能进行了测试 .结果表明 ,电池的性能明显受阳极性能的影响 ,阳极过电位大的原因之一是受多孔阳极气体扩散的影响 .降低阳极基底的厚度 ,阳极过电位明显减小 ,电池性能明显提高 .当阳极基底厚度为 0 .5mm时 ,在 80 0℃工作温度下 ,电池的功率密度达到 0 .1 9W·cm- 2 ,较之阳极厚度为 1 .0mm的电池性能提高近 1 .5倍 (0 .1 3W·cm- 2 ) .