学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

类钙钛矿结构氧化物阴极材料的高温电化学性质研究

作　者: 曾旭
导　师: 赵辉; 李强
学　校: 黑龙江大学
专　业: 无机化学
关键词: 固体氧化物燃料电池 阴极材料 类钙钛矿结构 钙铁石结构 复合电极
分类号: TM911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 10次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


类钙钛矿结构的氧化物材料具备较高的氧扩散系数和表面交换系数,同时该类材料又具有离子和电子混合导电性,有希望成为固体氧化物燃料电池的阴极材料。本论文采用固相法分别合成了La2Cu1-zCoxO4、LaSrCu1-xFexO4 Ca2Fe2-xMnO5和Ca2-xSrxe2O5材料,利用XRD、SEM、IR等进行了材料性质的表征,并将材料制备成单电极,进行了系统的电化学测试,讨论其作为固体氧化物燃料电池阴极材料的可能性。结果表明,La2Cu0.8Co0.2O4电极的极化电阻值在700℃时为0.5Ω·cm2。LaSrCu0.7Fe0.3O4电极的极化电阻值最小,在700℃时为0.38Ω·cm2.电极反应的速率控制步骤主要是氧离子在三相界面与电解质之间的迁移过程及电荷的转移过程。在新型材料Ca2Fe2O5中掺入Sr和Mn,使材料的电导率得到提高,其中B位掺杂后得到的Ca2Fe1.3Mn0.7O5电极的极化电阻值最小,在750℃时为0.23Ω·2,A为掺杂后得到Ca1.95Sr0.05Fe2O5电极,其极化电阻在750℃时为0.3Ω·cm2。电极反应的速率控制步骤为电荷的转移过程。以Ca2Fe1.3Mn0.7O5为基础制备CFM-CGO和CFM-Ag复合电极,使电极的性能进一步提高,其中CGO含量在40wt.%时复合电极的极化电阻最小,750℃下仅为0.2Ω·cm2,电极反应的速率控制步骤主要为电荷在电极的三相界面(TPB)上的转移过程。

全文目录


中文摘要  2-3
Abstract  3-4
目录  4-7
第1章 文献综述  7-20
  1.1 固体氧化物燃料电池概述  7-8
    1.1.1 固体氧化物燃料电池的工作原理  7-8
    1.1.2 固体氧化物燃料电池的特点  8
  1.2 固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展  8-19
    1.2.1 固体氧化物燃料电池阴极反应机理  8-9
    1.2.2 钙钛矿结构氧化物阴极材料的研究概况  9-11
    1.2.3 类钙钛矿结构氧化物阴极材料的研究概况  11-15
    1.2.4 钙铁石结构氧化物阴极材料的研究概况  15-18
    1.2.5 复合阴极材料的研究概况  18-19
  1.3 本论文研究的内容及意义  19-20
第2章 实验部分  20-26
  2.1 化学试剂  20
  2.2 实验仪器及设备  20-21
  2.3 材料的合成与电极的制备  21-22
    2.3.1 阴极材料的合成方法  21
    2.3.2 电极的制备  21-22
  2.4 表征方法与性能测试  22-26
    2.4.1 X射线衍射分析及化学相容性  22
    2.4.2 电极微观形貌分析  22-23
    2.4.3 材料的热膨胀系数的测试  23
    2.4.4 材料电导率的测试  23-24
    2.4.5 电化学表征与研究方法  24-26
第3章 La(Sr)_2Cu_(1-x)M_xO_4(M=Co,Fe)材料的合成与电化学性能研究  26-42
  3.1 La(Sr)_2Cu_(1-x)M_xO_4(M=Co,Fe)材料的合成方法  26-27
  3.2 La(Sr)_2Cu_(1-x)M_xO_4(M=Co,Fe)材料表征与电化学性能研究  27-41
    3.2.1 La(Sr)_2Cu_(1-x)M_xO_4(M=Co,Fe)粉体的结构表征  27
    3.2.2 La(Sr)_2Cu_(1-x)M_xO_4(M=Co,Fe)与CGO的化学相容性  27-28
    3.2.3 阴极材料的电导率测试  28-29
    3.2.4 阴极材料的热膨胀系数分析  29-30
    3.2.5 阴极的微观结构与阻抗谱分析  30-34
    3.2.6 阴极的电化学性能测试  34-39
    3.2.7 阴极的极化性能研究  39-41
  3.3 本章小结  41-42
第4章 Ca_2Fe_(2-x)Mn_xO_5和Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5材料的合成与电化学性能研究  42-57
  4.1 Ca_2Fe_(2-x)Mn_xO_5和Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5材料的合成  42
  4.2 Ca_2Fe_(2-x)Mn_xO_5和Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5的表征与电化学性能研究  42-56
    4.2.1 Ca_2Fe_(2-x)Mn_xO_5和Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5粉体的结构表征  42-43
    4.2.2 Ca_2Fe_(2-x)Mn_xO_5和Ca_(2-x)Sr_xFe_2O_5与CGO的高温化学相容性  43-44
    4.2.3 阴极材料的红外光谱分析  44
    4.2.4 阴极材料的电导率测试  44-46
    4.2.5 阴极材料的热膨胀系数分析  46
    4.2.6 阴极的微观结构与阻抗谱分析  46-50
    4.2.7 阴极的电化学性能测试  50-53
    4.2.8 阴极的极化性能研究  53-56
  4.3 本章小结  56-57
第5章 Ca_2Fe_(1.3)Mn_(0.7)O_5复合阴极的制备与电化学性能研究  57-69
  5.1 复合阴极的制备方法  57-58
    5.1.1 CFM-CGO复合阴极的制备方法  57
    5.1.2 CFM-Ag复合阴极的制备方法  57-58
  5.2 CFM-CGO复合阴极材料的表征与电化学性能测试  58-63
    5.2.1 阴极的微观结构与阻抗谱分析  58-60
    5.2.2 阴极的电化学性能测试  60-62
    5.2.3 阴极的极化性能研究  62-63
  5.3 CFM-Ag复合阴极材料的表征与电化学性能测试  63-68
    5.3.1 CFM-Ag复合阴极材料与CGO的化学相容性研究  63-64
    5.3.2 阴极的微观结构分析  64-65
    5.3.3 阴极的电化学性能测试  65-67
    5.3.4 阴极的极化性能研究  67-68
  5.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-78
致谢  78-79
攻读硕士期间发表的学术论文  79-80

相似论文

  1. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  2. 固体氧化物燃料电池负极材料Srn+1TinO3n+1（n=1,2,3,∞）的第一性原理研究,TM911.4
  3. BaCe1-y-xZryErxO3-α的合成、导电性及应用,TM28
  4. 钙钛矿中温固体氧化物燃料电池关键材料的合成与性能研究,TM911.4
  5. 大面积平板式SOFC单电池测试及性能研究,TM911.4
  6. 固/液相等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池复合电极,TM911.4
  7. SOFC密封材料热循环性能研究,TM911.4
  8. SOFC多孔电极内微尺度流动换热的性能研究,TK124
  9. 抗铬毒化、高性能固体氧化物燃料电池阴极材料研究,TM911.4
  10. 新型IT-SOFC阴极材料的制备与性能研究,TM911.4
  11. 非结构化自适应建表方法在多尺度模拟中的研究及应用,O552.2
  12. 微网中固体氧化物燃料电池发电系统建模及控制策略研究,TM911.4
  13. 超级电容器用氧化钌基复合薄膜电极的制备与性能研究,TM53
  14. 脉冲电沉积制备Ti基铅复合电极材料及性能研究,TG174.4
  15. 电沉积法制备Al/Pb/PbO_2复合阳极材料的新技术研究,TB33
  16. 碳纳米管薄膜场致发射性能研究,TB383.1
  17. 阳极负载IT-SOFC电解质薄膜的制备及性能研究,TM911.4
  18. 直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池热分布模型研究,TM911.4
  19. 低温固体氧化物燃料电池复合电解质与新型阴极材料研究,TM911.4
  20. 1KW SOFC 发电系统DC-DC变换器分析与设计,TM46
  21. 二氧化钛及碳纳米管基复合电极材料的电化学电容,TM53

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 化学电源、电池、燃料电池 > 燃料电池
© 2012 www.xueweilunwen.com