中温固体氧化物燃料电池cgo电解质与lscf阴极材料制备与性能研究

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1、硕士学位论文摘要Ce08Gdo．202(CGo)是良好的中温固体氧化物燃料电池的电解质材料，本文采用草酸盐共沉淀法制备Ceo．8Gd0．202，发现沉淀剂和热处理条件对粉体的成相、微观形貌和致密度有一定影响。通过实验确定了最佳工艺条件；用交流阻抗谱法测试了CGO的导电性能，发现由于搀杂形成大量的氧空位使得离子电导率随温度升高而增大。Lao．6Sro．4Coo2Feo．803(LSCF)钙钛矿复合氧化物具有优良的电子一离子导电性能，在燃料电池、气体传感器、膜催化、氧气分离等方面得到广泛的应用。本文对固相反应和共沉淀法制备LSCF阴极材料的工艺、微观形貌、导电性能进行研究。研究结果表明制

2、备方法和热处理工艺对用传统固相反应法和共沉淀法制备LSCF粉体的晶体结构和显微形貌有显著影响。与固相反应法相比，共沉淀法制备的粉体颗粒细小，在较低的温度下即可成相，烧结后晶粒均匀致密。用直流四探针法测试了LSCF的电子导电性能，在测试温度范围内，LSCF的电导率随温度升高而增加，符合小极化子导电机理。另外，电导率和制备方法(共沉淀法制备的比固相反应法制备的略大)和烧结温度紧密相关(在烧结温度为1250℃时达到大值)。将CGO电解质材料与LSCF阴极材料复合制备LSCF．CGO复合阴极，研究其电学性能和化学兼容性。研究发现复合阴极的离子电导率随CGO比例而升高；混合物在1200℃煅烧1

3、2h后没有出现新相，说明两者之间有较好的化学兼容性。SEM分析表明LSCF．CGO复合阴极的显微结构随烧结温度变化，在低于烧结温度100℃热蚀0．5h后能观测到清晰的形貌。这些结果为开发具有优秀综合性能的阴极材料提供了实验和理论依据。关键词固体氧化物燃料电池，Lao．6Sro．4COo．2Feo．803，Ceo．3Gdo．202，电导率硕士学位论文ABSTRACTAsapromisingmaterialchoiceforintermediatetemperaturesolidoxidefuelcell(IT—SOFC)electrolyte，GadoliniadopedCeriaCe

4、0．8Gdo．202(CGO)hasreceivedextensiveinterestbothacademicallyandindustrially．WehaveexpmloyedoxalateCO-precipitation(ocP)methodtoprepareultra-fineCGOpowders．Wefoundthattheuseofprecipitantsandtheprofileofheattreatmenthavesignificantinfluenceonphasestructure，microstructureanddensity．Besides。wehavede

5、terminedtheoptimalprocessingparametersexperimentally．UtilizingACimpedancespectroscopy，wefoundtheoxygenionicconductivi够ofCGOsampleswasincreasedwithtemperatureduetotheformationofoxygenvacancyasaresultingofdoping．OfexcellentmixingionicandelectronicconductionLao．681"0．4C00．2Fe0．803(LSCF)perovskiteh

6、asbeenconsideredapromisingcandidatematerialformanyelectrochemicaldeviceapplicatioansincludingIT-SOFC，sensor，oxygenseparationandmembraneforsyngasproduction．WehavepreparedtheLSCFpowdersusingsolidstatereaction(SSR)processandOCPmethodandstudiedtheinfluenceofsynthesisconditionandmethodofpreparationO

7、llmicrostructureandconductivity．Thesynthesisconditionandheattreatmenthavesignificantimpactonphasestabilityandmicrostructure．ComparingwithSSRmethod,thepowdersmadebyOCParemuchfinerwinllowersinteringtemperatureandhigherdensity．砀eelec