掺杂氧化铈基电解质的制备和性能研究

摘要

利用低温燃烧法合成了固体电解质Sm0.2Ce0.8O1.9材料，添加氧化铋(0.5，1，2，3，4，5wt％)作助剂烧结并对其电导性能进行了研究。通过热膨胀曲线确定了Bi-SDC粉体的预处理温度以及烧结温度，结果表明：合理的预处理温度为800℃，烧结温度为1250℃。利用X射线衍射对Bi-SDC材料进行了物相分析，表明该材料为单一立方萤石结构。使用交流阻抗技术测试、分析了Bi-SDC的电性能，研究表明：添加量大于2％时1250℃下保温3小时的Bi-SDC电导率优于1600℃下烧结的SDC电解质电导率。研究了低温燃烧合成法制备的Sm0.2-xBixCe1.9(x=0，0.05，0.1，0.15，0.2)的电性能。研究表明：Bi3+对电解质的晶界电导率的影响比对晶粒电导率的影响更显著，对电解质电导率的改善主要是通过改善电解质的晶界电导过程起作用，Bi3+的加入改变了电解质的空间电荷层结构，使晶界电导活化能下降，晶界电导率提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1燃料电池简介

1.2固体氧化物燃料电池工作原理及特点

1.2.1固体氧化物燃料电池工作原理

1.2.2固体氧化物燃料电池的特点

1.2.3固体氧化物燃料电池发展历程

1.3固体氧化物燃料电池的组件及性能要求

1.3.1电解质

1.3.2阳极

1.3.3阴极

1.4固体电解质材料简介

1.4.1.ZrO2基固体电解质

1.4.2 LaGaO3基固体电解质

1.4.3 Bi2O3基固体电解质

1.4.4 CeO2基固体电解质材料

1.5固体电解质粉体的制备方法

1.5.1固相法

1.5.2液相法

1.5.3水热法(Hydrothermal synthesis)

1.5.4化学沉淀法(Chemical coprecipitation)

1.5.5溶胶-凝胶法(Sol-gel method)

1.5.6低温燃烧法(Low-temperature combustion synthesis)

1.6选题的目的和意义

1.7研究内容

2样品的制备与测试

2.1样品的制备

2.1.1粉末制备：

2.1.2实验设备

2.2样品的测试

2.1.1 BET测试

2.2.2 X射线衍射

2.2.3样品形貌观察

2.2.4粉体的烧结性能测试

2.2.5交流阻抗谱分析

3添加助剂Bi2O3的固体电解质SDC的制备与表征

3.1 SDC粉体的制备

3.2 Bi-SDC固体电解质的性能研究

3.2.1粉体预处理温度的确定

3.2.2烧结温度的确定

3.2.3 X射线衍射分析

3.2.4电性能分析

3.3本章小结

4 Sm0.2-xBixCe0.8O1.9固体电解质的制备和性能研究

4.1粉体的制备

4.2 Sm0.2-xBixCe0.8O1.9固体电解质的性能研究

4.2.1粉体预处理温度的确定

4.2.2样品烧结温度的确定

4.2.3 X射线衍射分析

4.2.4电性能分析

4.2.5膨胀系数的测定

4.3本章小结：

结 论

参考文献

在学研究成果

致 谢