氧化钽—氧化钛基固体氧化物燃料电池电解质的制备与性能研究

发布时间：2024-04-15 00:39

　　随着传统化石能源的日渐枯竭,以燃料电池、锂电池等为代表的新能源利用方式不断涌现。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell;SOFC)以其高效、环保的优点成为研究的重点之一。电解质作为SOFC的核心部件,直接关系到整个电池体系的使用寿命和性能,得到了越来越多的关注。本论文用草酸盐沉淀法制备纳米氧化钽—氧化钛基固体电解质粉体,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscopy;SEM)、X 射线衍射仪(X-ray diffraction;XRD)等测试手段对固体电解质粉体有关性质进行了表征,确定了最佳制备工艺。使用阿基米德排水法、电化学工作站、热膨胀仪等计算和测试了不同掺杂物以及不同掺杂浓度的电解质的相对密度、电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy;EIS)和热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion;CTE)。并根据掺Fe2O3电解质烧结前后XRD结果,探讨了 Ta2O5-TiO2-Fe2O3系电解质结构的变化及与电导率之间的关系。取得结果如下:Fe2O3掺杂量...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１?ＳＯＦＣ的构成??Ｆｉｇ．ｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＳＯＦＣ??

料和复合材料的发展。??和所有燃料电池一样，ＳＯＦＣ由三个主要组成部分组成：阴极（空气电极）、??阳极（燃料电极）和电解质（阴极和阳极之间的纯离子导电膜），如图１所示。??ＳＯＦＣ的独特之处在于其使用的电解质是一种致密的、氧离子导电但电子绝缘的??固体氧化物材料。ＳＯＦＣ的运行机....

图２?ＣａＦ２的晶体结构示意图??Ｆｉｇ．２?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＣａＦ２??

１．３．１萤石型固体电解质??萤石（Ｆｌｕｏｒｉｔｅ）又称氟石、氟石粉、萤石粉，是一种矿物，属于等轴晶系??晶体，其主要组成成分是氟化钙（ＣａＦ２）。其晶体结构如图２所示，Ｆ填充在立．．??方晶胞被均分为八个小立方体的中心，８个Ｆ之间形成了一个“空洞”，有利于??６??

图３钙钛矿的晶体结构示意图??Ｆｉｇ．３?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??

Ｆｉｇ．３?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ??钙钛矿型复合化合物是与钙钛矿ＣａＴｉ０３结构相同的一大类化合物，钙钛矿??晶体结构可以用ＡＢ０３来表示（见图３）。Ａ处占位原子属于碱土元素，其阳离子??表现为....

图５理想的交流阻抗谱与等效电路??Ｆｉｇ．５?Ｉｄｅａｌ?ＥＩＳ?ａｎｄ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ??测试固体电解质的电化学交流谱时，先用砂纸将烧结好的电解质片表面磨平??

??半圆，半圆的直径对应着电极电解质界面阻抗，如图５所不（Ｈｕｉｅｔａｌ．，２００７）。??由于晶粒电导过程、晶界电导过程及电极反应过程的响应时间常数不同，阻抗谱??的高频测试范围通常是正常的，低频区则易与理想图谱发生偏差，从而在阻抗图??中于不同的频率范围出现不同的半圆弧（Ｒｕ....

本文编号：3955468