固体氧化物燃料电池阴极材料(LSM)的制备与性能表征

摘要

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种将燃料的化学能直接转换为电能的发电装置。它具有能量转换率高、无污染、原料可以连续供给、全固态结构等特点，是目前发展最快的能源技术之一，已经成为当今科研领域的研究热点。影响SOFC的因素很多，其中电池材料是其中的因素之一，如阴极材料是SOFC发展的关键组元。目前La0.8Sr0.2MnO3(LSM)材料被认为是最有发展前景的阴极材料。因此，LSM制备工艺就显得尤为重要。本文采用固相高温球磨法和溶胶-凝胶高温球磨法制备了纳米级的LSM粉体，具体结果如下:
　　(1)采用固相烧结法及固相高温球磨法制备LSM粉体，系统研究了球磨参数（球料比、球磨温度）对粉体结构及形貌的影响。结果表明:用固相烧结法在1200℃烧结2h得到的粉体含有较多杂质;用固相高温球磨法在球料比为30∶1的条件下750℃球磨2h得到纯的钙钛矿结构的LSM粉体。SEM照片显示固相烧结法所得的粉体团聚较严重，粒径在微米级的范围内;固相高温球磨法所得的粉体粒径较小，大部分分布在50nm-150nm;
　　(2)采用溶胶-凝胶法及溶胶-凝胶高温球磨法制备LSM粉体，系统研究了球磨温度对粉体结构及形貌的影响。结果显示:溶胶-凝胶法在1200℃烧结2h所得的粉体含有杂质;用溶胶-凝胶高温球磨法在球料比为30∶1的条件下600℃球磨2h得到纯的钙钛矿结构的LSM粉体。SEM照片显示溶胶-凝胶法所得的粉体粒径较大，粒径在微米级的范围内，但分散性较好;溶胶-凝胶高温球磨法所得的粉体粒径较小，大部分分布在50nm-150nm;
　　(3)对在四种合成方法制得的粉体进行电导率测定。结果表明:球磨技术对提高样品的电导率具有明显的优势，溶胶-凝胶高温球磨法600℃球磨2h所得粉体的电导率最高，在800℃的电导率为36 s·cm-1。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 固体氧化物燃料电池的概述

1．1．1 燃料电池

1．1．2 固体氧化物燃料电池

1．1．3 研究和开发SOFC技术的原动力

1．1．4 固体氧化物燃料电池的工作原理及其结构

1．1．5 固体氧化物燃料电池的应用

1．1．6 固体氧化物燃料电池的关键材料

1．2 固体氧化物燃料电池中的阴极材料

1．2．1 阴极材料简介

1．2．2 钙钛矿阴极材料导电机理

1．2．3 重要的具有钙钛矿结构的阴极材料

1．3 LSM阴极材料简介

1．3．1 纳米LSM的制备方法

1．3．2 制备方法简介

1．4 本论文的选题意义

1．5 本文研究的主要内容

第2章 固相高温球磨法制备LSM粉体及其表征

2．1 传统固相烧结法

2．1．1 实验药品及仪器

2．1．2 实验工艺流程图

2．1．3 粉体的结构及形貌表征

2．2 固相高温球磨法

2．2．1 实验药品及仪器

2．2．2 实验装置图

2．2．3 实验工艺流程

2．2．4 球料比的影响

2．2．5 球磨温度的影响

2．3 本章小结

第3章 溶胶-凝胶高温球磨法制备LSM粉体及其表征

3．1 溶胶-凝胶法制备LSM粉体

3．1．1 实验药品及仪器

3．1．2 实验工艺流程图

3．1．3 干凝胶的DTA．TG分析

3．1．4 粉体的结构及形貌表征

3．2 溶胶-凝胶高温球磨法

3．2．1 实验药品及仪器

3．2．2 实验工艺流程

3．2．3 球磨温度的影响

3．3 本章小结

第4章 阴极材料LSM电导率的测定

4．1 电导率测定方法

4．2 实验工艺流程图

4．3 LSM导电机理

4．4 实验结果与讨论

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢