中温固体氧化物燃料电池材料制备及性能研究

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1、万方数据中温隶劫大·粤博士学位论文固体氧化物燃料电池材料制备及性能研究本论文获国家973计划项目(2013CB932902)、国家自然科学基金项目(21173042)江苏省自然科学基金(BK2009293)和江苏省高技术计划(BG2006033)资助。万方数据PREPARATl0INANDCHARACTERIZATl0

2、NOFTHEMATERIALSFORn叮TERMEDIATETEMPERATURESOLIDOXIDEFUELCELLS4DissertationSubmittedtoSouthea

3、stUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYZHENGYing—pingSupervisedbyProf．SUNYue—mingSchoolofChemistryandChemicalEngineeringSoutheastUniversityApr．2014万方数据东南大学毕业论文独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

4、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期．卫雌东南大学毕业论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交毕业论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等

5、部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：一名：游峨蟛万方数据摘要论文题目：中温固体氧化物燃料电池材料制备及性能研究固体氧化物燃料电池(SOFC)的中低温化是国际SOFC领域研究的重点与热点，提高电解质和电极在中低温条件下的性能，成为解决问题的关键。结合SOFC的国内外研究现状，本论文提出SOFC电解质材料和电极材料新的制备工艺，改善了电解质和电极微观结构；研发了新的复合电解质材料和新的电极材料，提高中低温条件下电解质和电极的离子电子传输性能和催化性能，化学

6、相容性和热匹配性。主要内容如下：(1)SOFC电解质的制各和表征：通过绿色合成法丙烯酰胺聚合反应合成了具有钙钛矿结构的中温电解质Lao．9St0．1Gao．8Mgo．203．6(LSGM)和萤石型结构的中温电解质Ceo．sSmo．201．9(SDC)，提供了一种制备高纯度、化学计量比精确、高比表面积、高烧结活性的中温固体氧化物燃料电池关键材料超细粉的新方法。采用超细电解质粉末，可以在较低温度下实现电解质隔膜的致密化，从而有效避免在电池三合一组件制备过程各种电池材料的相互作用。研究结果表明，用这种方法

7、合成LSGM和SDC纳米粉体具有较高的烧结性能，高导电性和低传导活化能。通过甘氨酸共燃烧法(GNP)合成一系列不同质量比的SDC．LSGM复合电解质，研究了LSGM掺杂量的变化对复合电解质电化学性能的影响。在SDC中掺杂适量LSGM，电解质的离子电导率和烧结性能得到极大改善。但随着LSGM含量的增加，杂相增多，电导率显著降低。所有混合试样中，SDC和LSGM混合质量比为8：2(SL82)是最佳比例试样，800oC和700oC时的离子电导率分别是O．113S／cm和0．059S／cm。(2)用GNP法

8、制备T(Gdl．xSrx)yC003．6系列阴极材料，并研究了阴极材料的电化学性能。考察T(Gdo．8Sro．2)yC003．6．nSDC复合阴极中SDC的不同含量和A．缺位对热膨胀、电导率和交流阻抗的影响，并组装了单电池，研究了组成和温度对单电池功率密度和过电位的影响。阻抗测试表明，Gdo．sSro．2C003．6(GSC)一nSDC系列复合阴极中，当SDC的质量分数为40％(GSC．40SDC)时，极化阻抗值最小，在750oC时的阻抗K为0．251Q·cm2。(Gdo．sSro．2)yC003-

9、6-50SDC系列复合阴极中，当Y=0．96(GSC96)时极化电阻最小，750oC时K仅为0．094Q·cm。以H2／Q为燃料测试了Ni．35SDCISDCIGSC．nSDC单电池的性能，当SDC的质量分数为40％时，单电池的电化学性能最好，在750oC时的最大功万方数据东南大学博士学位论文率密度为330mW／cm2，放电电流为0．4A／cm2时，过电位为0．07V。以H2／02为燃料测试了Ni．35SDClSL82lGSC96．50SDC和Ni．35SDCISL8