sofc中sdc电解质和niosdc阳极材料的制备和表征

《sofc中sdc电解质和niosdc阳极材料的制备和表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文摘要固体氧化物燃料电池(SOFC)由于具有高效、清洁、经济、安全等优点而受到广泛的关注，单电池由阳极、阴极、电解质组成。目前的趋势是研究在8000C以下工作的中低温SOFC。掺杂ce02材料由于在8000C以下具有很高的离子电导率，因而被认为是很有应用前景SOFC的电解质和阳极材料。在众多掺杂Ce02材料中，Sm203掺杂Ce02(SDC)最具有应用潜力。作为SOFC的电解质材料，要求SDC陶瓷具有高的致密度和大的晶粒尺寸。而SOFC的阳极材料Ni．SDC陶瓷，则需要具有多孔、Ni和SDC两相之间均匀连续分布的结构。众所周知，陶瓷粉末对陶瓷

2、的烧结特性有很大的影响，因此，要求SDC粉末}DNiO．SDC粉末具有合适的形貌、颗粒尺寸及分布。一般条件下，球形形貌、尺寸在50nm～0．59m之间且分布窄的粉末有利于陶瓷的烧结。在众多的制备SDC和NiO．SDC粉末的方法中，喷雾热解法在制备球形粉末方面具有很大的优势，并且可以通过调节工艺参数来控制颗粒的尺寸和分布，同时具有产物组分不偏析等优点。此外，喷雾热解法还具有制备过程简单，能够满足大规模工业化生产要求的特点。因此，根据SOFC电解质和阳极材料的要求，利用喷雾熟解法制备SDC电解质粉末和NiO-SDC阳极粉末。本文制备了两种不同组成的喷雾液，其中一种

3、是以NH。HC03为沉淀剂制备的喷雾液(AHC)、另一种则是以(NH4)2C03为沉淀剂制备的喷雾液(AC)。利用XRD、SEM、TEM以及TG．DTA等测试方法，结合喷雾液的组成、喷雾热解产物和SDC电解质粉末的形貌及颗粒尺寸、SDC电解质陶瓷的致密度和晶粒尺寸，针对不同组成的喷雾液对SDC陶瓷致密化过程的影响进行了研究。并得出如下的实验结果：1、不同的喷雾液导致了喷雾热解产物的形貌和晶相结构的不同。利用AHC制备的喷雾热解产物具有片状形貌，并且含有Ce2(C03)3'6I-120的晶相；利用AC制备的喷雾热解产物为无定形的球形形貌。2、热处理过程导致SDC

4、电解质粉末的形貌与喷雾热解产物的形貌的不同。利用AHC错I]备的SDC电解质粉末仍然保持片状形貌，尺寸为3—51am；利用Ac制备的SDC电解质粉末则具有小颗粒轻微的开放式团聚的形貌，团聚体的尺寸为浙江人学硕士学位论文O．59m左右。这些差别是由两种沉淀N的C032浓度和pH值的不同造成的3、SDC电解质粉末的不同的形貌决定了陶瓷的致密化和晶粒长大的难易不同。AHCgO各的SDC陶瓷在13500C的温度下烧结，陶瓷的相剥密度(80％以下)和晶粒尺寸(0．59m以下)都不太理想；Ac制备的陶瓷在烧结温度为12500C，得到94％以上的相对密度和o．869m以上的

5、晶粒尺寸。根据以上研究发现，喷雾液的不同影响喷雾热解产物}IISDC电解质粉末的形貌，并进一步影响了SDC陶瓷的致密化过程。粉末具有片状形貌和大的团聚体尺寸对陶瓷的致密化过程是不利的，而小的团聚尺寸和开放式的形貌则有利于陶瓷的致密化和晶粒长大。选择以(NH4)2CO，为沉淀剂的喷雾液，在较低的烧结温度下(12500C)制备出具有较高的相对密度(94％)和较大晶粒尺寸(O．869m)的SDC电解质陶瓷，在SOFC电解质上有很好的应用前景。本文对纳米NiO．SDC阳极粉末的制备进行了研究，制备了两种喷雾液，一种是N{溶胶与Ce．Sm溶液混合的胶体溶液，另一种是Ce

6、．Sm溶胶与Ni溶液混合的胶体溶液。1、NiO．SDC阳极粉末的颗粒大小随喷雾液浓度的增大而增大。2、NiO相的生长比SDC相容易，当NiO作为形核中心时，两相的发育程度相近：当SDC作为形核中心时，NiO相的发育程度远高于SDC相的发育程度，两相生长不均衡，颗粒大小也相应增大。这是由于两种喷雾液中的溶胶粒子在喷雾热解的过程中起形核中心的作用，因而溶胶相的发育受到阻碍，从而达到控制其生长的目的。3、Ni溶胶制备的NiO．SDC阳极粉末，即NiO作为形核中心，一次颗粒尺寸为30nm左右，团聚体的尺寸为250nm，分布窄，两相生长程度均衡，且分布均匀，有望在SOF

7、C阳极材料上得到很好的应用。关键词：喷雾热解法，喷雾液，喷雾热解产物，SDC电解质材料，NiO．SDC阳极粉末，致密化，SOFCU浙江大学砸士学位论文ABSTRACTAgreatattentionhasbeenpaidonSolidOxideFuelCell(SOFC)includingsolidanode，cathodeandelectrolytefortheadvantagesofhighefficiency,clean，economic，andsafety．SOFCsoperatedunderlowerthan8000Carcinprevailnowad

8、ays．Rareearthoxided