Bi 2 O 3 /YSZ固体电解质材料的制备与性能表征
发布时间：2022-02-09 07:36
氧化钇稳定氧化锆（YSZ）凭借着其优秀的耐氧化和耐腐蚀性能、较高的氧离子导电率以及不与电极材料发生反应等优点,成为目前用于氧传感器和固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,即SOFC,一种可以将化学能转化为电能的能量转换装置）最常见的电解质材料。但是,YSZ材料在实际运行的过程中,需要有专门的加热设备,工作温度较高（通常>800℃）,这严重阻碍了其在民用领域的发展进程。如果能将氧传感器和固体氧化物燃料电池的工作温度下降到500-800℃的中温区,那么不仅能够降低对材料的性能要求和成本,提高电极和电池的稳定性,延长电池的寿命,而且有利于SOFC的规模化和民用化发展。因此,通过对YSZ材料的掺杂改性、优化成型方式及烧结制度等方法来达到降低其工作温度的研究,已成为材料领域科研工作者关注的热点。本文所做的工作是分别用化学沉淀法和湿法球磨法对YSZ材料进行不同含量Bi2O3的掺杂,对得到的烧成体的致密度、成分组成、微观结结构形貌及抗热震性进行测试分析,研究Bi2O3-Y2O3-Z...
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 燃料电池的种类及特点
1.3 固体氧化物燃料电池的工作原理和基本组成
1.3.1 SOFC的工作原理
1.3.2 SOFC的基本组成
1.4 固体电解质概述
1.5 氧化锆基电解质概述
1.6 Bi_2O_3的晶体结构
1.7 Bi_2O_3基电解质概述
1.8 Bi_2O_3/YSZ固体电解质材料研究进展
1.9 主要研究内容
第二章 实验内容及方法
2.1 实验材料及仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 实验技术路线及过程
2.2.1 实验工艺流程图
2.2.2 实验过程
2.3 样品表征
2.3.1 致密度测试
2.3.2 物相分析
2.3.3 微观形貌分析
2.3.4 抗热震测试
2.3.5 稳定性测试
2.3.6 流动性测试
第三章 化学沉淀法制备Bi_2O_3/YSZ复合粉体
3.1 粉体的物相分析
3.2 粉体微观形貌分析
3.3 Bi_2O_3晶体的生成原理
3.4 温度对粉体形貌的影响
3.5 Bi_2O_3浓度对粉体形貌的影响
3.6 本章小结
第四章 一维棒状Bi_2O_3材料的生长机制
4.1 复合粉体晶体结构分析
4.2 复合粉体微观形貌与组成
4.3 分散剂对粉体微观形貌的影响
4.4 一维棒状Bi_2O_3的生长机制
4.5 本章小结
第五章 Bi_2O_3含量对YSZ陶瓷性能的影响
5.1 Bi_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2体系料浆性能的研究
5.1.1 粉体粒径对料浆性能的影响
5.1.1.1 粉体粒径对料浆稳定性的影响
5.1.1.2 粉体粒径对料浆流动性的影响
5.1.2 分散剂量对料浆性能的影响
5.1.2.1 分散剂量对料浆稳定性的影响
5.1.2.2 分散剂量对料浆流动性的影响
5.1.3 陈放时间对料浆性能的影响
5.1.3.1 陈放时间对料浆稳定性的影响
5.1.3.2 陈放时间对料浆流动性的影响
5.1.4 固相含量对料浆流动性的影响
5.1.5 引发剂对凝胶时间的影响
5.1.6 催化剂对凝胶时间的影响
5.2 Bi_2O_3掺杂量、烧结温度与致密度之间的关系
5.3 Bi_2O_3含量对物相的影响
5.4 Bi_2O_3含量对微观形貌的影响
5.5 Bi_2O_3含量对抗热震性的影响
5.6 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 本文创新点
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]多形貌Bi2O3微纳材料的制备及其光催化性能研究[J]. 穆华荣,周慧,陈丽萍. 化学研究与应用. 2016(09)
[2]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[3]燃料电池及其在新能源客车中的应用[J]. 吴小岭. 中国高新技术企业. 2015(18)
[4]纳米氧化铋的研究进展[J]. 武志富,石云峰,吴汉夔,侯越. 应用化学. 2014(12)
[5]一维棒状氧化铋的控制合成与生长机制[J]. 王轶. 延边大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]能源开发与可持续发展[J]. 孙伯光,余凯,孙桂玲. 科技展望. 2014(03)
[7]二氧化钛/钛酸盐纳米粉体的晶体生长机理研究进展[J]. 赵斌,林琳,陈超,何丹农. 无机材料学报. 2013(07)
[8]低温固体氧化物燃料电池电解质材料[J]. 韩达,吴天植,辛显双,王绍荣,占忠亮. 中国工程科学. 2013(02)
[9]水热法制备铂掺杂二氧化钛及其可见光催化性能[J]. 景明俊,王岩,钱俊杰,张敏,杨建军. 催化学报. 2012(03)
[10]Recent Development of SOFC Metallic Interconnect[J]. Junwei Wu1,2,3) and Xingbo Liu1,2) 1) Mechanical & Aerospace Engineering Department, West Virginia University, Morgantown, WV 26506, US 2) National Energy Technology Laboratory, Morgantown, WV 26507, US 3) Department of Materials Science and Engineering, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, University Town, XiLi, Shenzhen 518055, China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(04)
博士论文
[1]中温固体氧化物燃料电池电解质及相关材料和性能的研究[D]. 柳勇.天津大学 2012
硕士论文
[1]Bi2O3/YSZ和Bi2O3/YbSZ电解质的合成制备和表征[D]. 刘丽伟.浙江大学 2016
[2]Bi2O3掺杂多孔Ni/YSZ阳极和电解质薄膜的制备及结构表征[D]. 刘亚磊.山东大学 2014
[3]Bi2O3掺杂YSZ系固体电解质材料制备与性能研究[D]. 刘雪峰.山东大学 2013
[4]中国生物质能的地区分布及开发利用评价[D]. 贺仁飞.兰州大学 2013
[5]管状固体氧化物燃料电池阳极支撑体的制备与电化学性能表征[D]. 张龙山.中国科学技术大学 2009
本文编号：3616621
【文章来源】：山东大学山东省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 燃料电池的种类及特点
1.3 固体氧化物燃料电池的工作原理和基本组成
1.3.1 SOFC的工作原理
1.3.2 SOFC的基本组成
1.4 固体电解质概述
1.5 氧化锆基电解质概述
1.6 Bi_2O_3的晶体结构
1.7 Bi_2O_3基电解质概述
1.8 Bi_2O_3/YSZ固体电解质材料研究进展
1.9 主要研究内容
第二章 实验内容及方法
2.1 实验材料及仪器设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 实验技术路线及过程
2.2.1 实验工艺流程图
2.2.2 实验过程
2.3 样品表征
2.3.1 致密度测试
2.3.2 物相分析
2.3.3 微观形貌分析
2.3.4 抗热震测试
2.3.5 稳定性测试
2.3.6 流动性测试
第三章 化学沉淀法制备Bi_2O_3/YSZ复合粉体
3.1 粉体的物相分析
3.2 粉体微观形貌分析
3.3 Bi_2O_3晶体的生成原理
3.4 温度对粉体形貌的影响
3.5 Bi_2O_3浓度对粉体形貌的影响
3.6 本章小结
第四章 一维棒状Bi_2O_3材料的生长机制
4.1 复合粉体晶体结构分析
4.2 复合粉体微观形貌与组成
4.3 分散剂对粉体微观形貌的影响
4.4 一维棒状Bi_2O_3的生长机制
4.5 本章小结
第五章 Bi_2O_3含量对YSZ陶瓷性能的影响
5.1 Bi_2O_3-Y_2O_3-ZrO_2体系料浆性能的研究
5.1.1 粉体粒径对料浆性能的影响
5.1.1.1 粉体粒径对料浆稳定性的影响
5.1.1.2 粉体粒径对料浆流动性的影响
5.1.2 分散剂量对料浆性能的影响
5.1.2.1 分散剂量对料浆稳定性的影响
5.1.2.2 分散剂量对料浆流动性的影响
5.1.3 陈放时间对料浆性能的影响
5.1.3.1 陈放时间对料浆稳定性的影响
5.1.3.2 陈放时间对料浆流动性的影响
5.1.4 固相含量对料浆流动性的影响
5.1.5 引发剂对凝胶时间的影响
5.1.6 催化剂对凝胶时间的影响
5.2 Bi_2O_3掺杂量、烧结温度与致密度之间的关系
5.3 Bi_2O_3含量对物相的影响
5.4 Bi_2O_3含量对微观形貌的影响
5.5 Bi_2O_3含量对抗热震性的影响
5.6 本章小结
第六章 结论
6.1 结论
6.2 本文创新点
参考文献
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]多形貌Bi2O3微纳材料的制备及其光催化性能研究[J]. 穆华荣,周慧,陈丽萍. 化学研究与应用. 2016(09)
[2]能源革命:从化石能源到新能源[J]. 邹才能,赵群,张国生,熊波. 天然气工业. 2016(01)
[3]燃料电池及其在新能源客车中的应用[J]. 吴小岭. 中国高新技术企业. 2015(18)
[4]纳米氧化铋的研究进展[J]. 武志富,石云峰,吴汉夔,侯越. 应用化学. 2014(12)
[5]一维棒状氧化铋的控制合成与生长机制[J]. 王轶. 延边大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]能源开发与可持续发展[J]. 孙伯光,余凯,孙桂玲. 科技展望. 2014(03)
[7]二氧化钛/钛酸盐纳米粉体的晶体生长机理研究进展[J]. 赵斌,林琳,陈超,何丹农. 无机材料学报. 2013(07)
[8]低温固体氧化物燃料电池电解质材料[J]. 韩达,吴天植,辛显双,王绍荣,占忠亮. 中国工程科学. 2013(02)
[9]水热法制备铂掺杂二氧化钛及其可见光催化性能[J]. 景明俊,王岩,钱俊杰,张敏,杨建军. 催化学报. 2012(03)
[10]Recent Development of SOFC Metallic Interconnect[J]. Junwei Wu1,2,3) and Xingbo Liu1,2) 1) Mechanical & Aerospace Engineering Department, West Virginia University, Morgantown, WV 26506, US 2) National Energy Technology Laboratory, Morgantown, WV 26507, US 3) Department of Materials Science and Engineering, Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, University Town, XiLi, Shenzhen 518055, China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(04)
博士论文
[1]中温固体氧化物燃料电池电解质及相关材料和性能的研究[D]. 柳勇.天津大学 2012
硕士论文
[1]Bi2O3/YSZ和Bi2O3/YbSZ电解质的合成制备和表征[D]. 刘丽伟.浙江大学 2016
[2]Bi2O3掺杂多孔Ni/YSZ阳极和电解质薄膜的制备及结构表征[D]. 刘亚磊.山东大学 2014
[3]Bi2O3掺杂YSZ系固体电解质材料制备与性能研究[D]. 刘雪峰.山东大学 2013
[4]中国生物质能的地区分布及开发利用评价[D]. 贺仁飞.兰州大学 2013
[5]管状固体氧化物燃料电池阳极支撑体的制备与电化学性能表征[D]. 张龙山.中国科学技术大学 2009
本文编号：3616621
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