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[学位]

BZCY-碳酸盐复合电解质及其阴极材料研究

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Author:

冯伟 (冯伟.)

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学位论文库

Abstract:

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种既高效又清洁的能源转换装置,在一定的温度和催化作用下可以直接将燃料的化学能转换为电能。传统的SOFC工作温度高达1000°C,不利于商业化的推广与应用,寻找适宜的电解质和电极材料以降低工作温度(400°C ~600°C)是近几年针对SOFC的热点研究方向之一。国际上有学者对质子导体BaZr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ(BZCY)的研究,发现其具有较好的中低温质子导电性;还有一些学者发现,钐掺杂的氧化铈(SDC)与碳酸盐复合后可以提高其在中低温度下的离子电导率。本文以研究用于中低温SOFC的电解质和相应的阴极材料为出发点,将BZCY材料与碳酸盐(Li2CO3和Na2CO3的均匀混合物)材料复合作为固体氧化物燃料电池的电解质材料,以BZCY-碳酸盐复合电解质与锂化的氧化亚镍(Li-NiO)材料按照一定比例复合作为阴极材料,并分别对复合电解质和复合阴极在中低温度下的相关电化学性能进行了探讨。首先采用固相反应法制备了实验所需要的BZCY、Li-NiO等材料,接着再将BZCY与碳酸盐(Li2CO3和Na2CO3的均匀混合物)分别按照不同合成过程、不同组分复合比例、不同烧结温度进行复合,并研究了其电导率的变化。研究发现,碳酸盐的处理方式对复合电解质的电导率有一定影响,Li2CO3和Na2CO3均匀混合后直接与BZCY复合所得电解质电导率更高;在研究组分比例对电导率的影响时发现,当BZCY与碳酸盐的质量比例为7:3时,复合电解质的电导率最优;在探讨烧结温度对电导率的影响时发现,烧结温度为680°C时,复合电解质电导率可达最高水平。另外,还针对BZCY-碳酸盐复合电解质材料的收缩率及电子电导作了一些探讨,复合电解质的收缩率和电子电导均在可接受的范围内。本文还制备了若干组由Li-NiO和BZCY-碳酸盐材料复合而成的阴极,并针对复合条件的变化研究了其对复合阴极极化电阻和电导率的影响。研究组分比例对复合阴极的电化学性能的影响时发现,Li-NiO材料与BZCY-碳酸盐材料的质量比为6:4时,复合阴极的极化电阻和电导率达到最佳状态;在探讨烧结温度对复合阴极的电化学性能的影响时发现,烧结温度为600°C时,复合阴极的电导率和极化电阻达到最佳状态。

Keyword:

复合电解质电导率极化电阻BZCY-碳酸盐

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电气工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 陈刚

Year: 2013

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 12

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