新颖湿化学法制备中温固体氧化物燃料电池关键材料的研究

摘要

本论文分别采用新颖的湿化学方法—凝胶浇注法(Gel-casting)和缓冲溶液法(buffer-solution)制备出了Sm1-xSrxCoO3阴极粉体，研究了Sr掺杂量等对粉体的相组成、形貌、粒度及烧结活性的影响，并对由所制备粉体获得的多孔阴极材料的性能进行了表征。结果表明，采用两种方法均可制备出颗粒细小均匀、烧结体性能较好的钴酸锶钐阴极材料。但是Gel-casting法制备粉体时成相温度需1000℃，所得粉体粒径为100nm，而缓冲溶液法制备粉体时成相温度较低，在800℃煅烧共沉淀物即可获得单一钙钛矿结构的Sm1-xSrxCoO3阴极粉体，且粉体粒度较小，为30nm，烧结活性也较高，在1100℃烧结得到的Sm1-xSrxCoO3烧结样品具有理想的孔隙率和合理的孔径分布。另外，Sr的掺杂明显改变了SmCoO3材料的电导率。采用缓冲溶液法制备的Sm0.6Sr0.4CoO3烧结体试样在500℃时的电导率可达2700Scm-1。 采用缓冲溶液法成功制备出4-12mol％Sm2O3掺杂ZrO2(SamariastabilizedZirconia，SSZ)粉体，并对粉体的相组成、颗粒大小、烧结性能及其烧结体的微结构和性能进行了分析研究。结果表明，当Sm2O3掺杂量大于8mol％时，在600℃煅烧共沉淀物就可得到立方相的SSZ粉体，且粉体颗粒形状规则、粒度细小均匀，平均粒径为10-15nm。随着Sm2O3掺杂量的增加和烧结温度的升高，烧结体的相对密度增加，1500℃烧结的Sm2O3掺杂量为12％mol的SSZ烧结体(12SSZ)的相对密度可达95％。在500-800℃的测量范围内，SSZ烧结体的电导率与温度成线性关系，12SSZ在800℃时的电导率可达0.038S/cm，电导活化能为0.725eV。 通过Gel-casting法制备出Sm1-xCaxCrO3连接材料粉体，并对所得粉体的组成和性能进行了表征。随后对Sm1-xCaxCrO3的烧结性能进行了研究，并考察了助烧剂CaF2对烧结性能的影响。结果表明，Ca的掺杂量、煅烧温度和煅烧时间对形成单一钙钛矿型的Sm1-xCaxCrO3粉体都有影响，当x≥0.3时，在1000℃煅烧3h就能形成钙钛矿结构。在1550℃烧结，Sm0.7Ca0.3CrO3烧结体具有80％的相对密度，而添加5％和8％质量分数CaF2后相对密度可分别提高至84％和90％。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图清单、表格清单

独创性声明及学位论文版权使用授权书

致谢

第一章绪论

第二章材料制备及性能测试方法

第三章凝胶浇注法制备Sm1-xSrxCoO3阴极材料及性能表征

第四章缓冲溶液法制备Sm1-xSrxCoO3阴极材料及性能表征

第五章Sm2O3掺杂ZrO2基电解质材料的制备及性能表征

第六章Sm1-xCaxCrO3连接材料的制备及烧结性能表征

第七章全文结论

参考文献

硕士期间发表论文情况