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LSM-SDC复合阴极微结构及其界面电阻

无机材料学报 2004年第5期19卷 1038-1044页

作者：樊星夏长荣杨欣孟广耀中国科学技术大学生物质洁净能源实验室

以Sm0.2Ce0.8O1.90(SDC)为电解质,用交流阻抗谱研究了烧结温度和原料粉体制备过程等因素对复合阴极[50wt％(La0.85Sr0.15)0.9MnO3-δ(LSM)+50wt％SDC]的界面电阻的影响. LSM+甘氨酸法制备的SDC和LSM+共沉淀法制备的SDC的复合阴极对应界... 详细信息

以Sm0.2Ce0.8O1.90(SDC)为电解质,用交流阻抗谱研究了烧结温度和原料粉体制备过程等因素对复合阴极[50wt％(La0.85Sr0.15)0.9MnO3-δ(LSM)+50wt％SDC]的界面电阻的影响. LSM+甘氨酸法制备的SDC和LSM+共沉淀法制备的SDC的复合阴极对应界面电阻最小时的烧结温度分别为1200和1250℃;800℃时,它们的最小界面电阻分别为0.78和0.35Ω·cm2.用扫描电子显微镜观察两种不同复合阴极微结构,发现其微结构与原料粉体的形貌有着密切的关系,而微结构又同时决定了阴极的界面电阻和电导率.

关键词：复合阴极界面电阻掺杂氧化铈固体氧化物燃料电池

质子导体固体氧化物燃料电池的Ba2Co9O14阴极材料

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无机化学学报 2014年第12期30卷 2713-2718页

作者：苏峰徐军夏长荣中国科学技术大学材料科学与工程系、苏州纳米科技协同创新中心合肥230026

Ba2Co9O14(BCO)是一种新型的电子-氧离子混合导体,在氧离子导体的固体氧化物燃料电池(SOFC)中,其作为阴极材料的应用可能性已经得到证实,本工作探索BCO在质子导体SOFC中的应用可能性。采用固相反应法制备BCO粉体,研究BCO与质子导体电解... 详细信息

Ba2Co9O14(BCO)是一种新型的电子-氧离子混合导体,在氧离子导体的固体氧化物燃料电池(SOFC)中,其作为阴极材料的应用可能性已经得到证实,本工作探索BCO在质子导体SOFC中的应用可能性。采用固相反应法制备BCO粉体,研究BCO与质子导体电解质BZCY(Ba Zr0.1Ce0.7Y0.2O3-δ)之间的化学相容性,分析BCO-BZCY复合阴极在BZCY电解质上的电化学性能。当复合阴极中BCO的质量含量为70%时,阴极性能最佳,界面阻抗活化能为1.26 e V。以BCO-BZCY为阴极,Ni-BZCY为阳极,BZCY为电解质的阳极支撑型单电池,700℃时,单电池的极化阻抗为0.15Ω·cm2,最大功率密度为400 m W·cm-2。

关键词：固体氧化物燃料电池复合阴极质子导体电解质 Ba2Co9O14

中温固体氧化物燃料电池Ag-BSB阴极材料制备及性能表征

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功能材料 2005年第1期36卷 74-76页

作者：黄守国夏长荣孟广耀中国科技大学材料科学与工程系安徽合肥230026

　为发展中温固体氧化物燃料电池阴极材料,固相反应法制备了 Bi0.89Ba0.11O1.445(BSB)粉,用 X- ray衍射方法考察了其成相温度,表明在700℃烧 5h,已基本成β 斜方六面体结构。并与 Ag 复合制成复合阴极,研究了烧结温度对复合阴极微结构... 详细信息

　为发展中温固体氧化物燃料电池阴极材料,固相反应法制备了 Bi0.89Ba0.11O1.445(BSB)粉,用 X- ray衍射方法考察了其成相温度,表明在700℃烧 5h,已基本成β 斜方六面体结构。并与 Ag 复合制成复合阴极,研究了烧结温度对复合阴极微结构的影响。同时以Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质,用交流阻抗法研究BSB含量对复合阴极的界面阻抗的影响发现,50%(体积分数)BSB时,界面阻抗最小,在650℃和 700℃时分别为0.32Ω·cm2 和 0.12Ω·cm2,比 Ag基其它复合阴极材料如Ag -SDC,Ag- YSZ的界面极化电阻要小得多。

关键词：复合阴极交流阻抗界面阻抗 SOFC

中温固体氧化物燃料电池的纳米LSM-SDC复合阴极

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无机化学学报 2010年第10期26卷 1875-1879页

作者：张瀚夏长荣中国科学院能量转换材料重点实验室中国科学技术大学材料科学与工程系合肥230026

阴极粒子纳米化可以提高固体氧化物燃料电池的性能,通常使复合阴极的单一相(催化剂或电解质)纳米化。本工作报道双相纳米化的新型(La0.85Sr0.15)0.9MnO3(LSM)-Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)复合阴极。扫描电镜照片显示,纳米LSM和SDC颗粒均匀附着... 详细信息

阴极粒子纳米化可以提高固体氧化物燃料电池的性能,通常使复合阴极的单一相(催化剂或电解质)纳米化。本工作报道双相纳米化的新型(La0.85Sr0.15)0.9MnO3(LSM)-Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)复合阴极。扫描电镜照片显示,纳米LSM和SDC颗粒均匀附着在多孔LSM-SDC电极骨架的表面。交流阻抗研究表明,600℃时,该阴极界面极化阻抗仅为0.93Ω·cm2,性能优于其他类型的LSM-SDC复合阴极。以这种新型LSM-SDC复合纳米电极为阴极、稳定的氧化锆为电解质的单电池,在600、650和700℃最大输出功率分别为114、218和348mW·cm-2。

关键词：固体氧化物燃料电池交替浸渍纳米粒子复合阴极

电解质表面微结构对固体氧化物燃料电池的阴极极化电阻的影响

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无机材料学报 2014年第12期29卷 1253-1256页

作者：宋书祥王云龙夏长荣中国科学技术大学材料科学与工程系&苏州纳米科技协同创新中心、中国科学院能量转化重点实验室合肥230026

在固体氧化物燃料电池(SOFC)中,电解质对阴极界面极化电阻(Rc)有着显著影响。通过测量以Sm0.2Ce0.8O2-δ(SDC)为电解质、(La0.85Sr0.15)0.9Mn O3-δ(LSM)和La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3-δ(LSCF)为阴极的对称电池的交流阻抗谱,研究SDC电解质表面微结构(晶粒大小和晶界长度)对Rc的影响。通过改变烧结温度和时间,制备出具有不同晶粒尺寸和晶界密度的电解质。通过SEM得到微结构参数,建立Rc与这些参数的联系。结果发现,随着晶粒尺寸的减小、晶界密度的增加,Rc明显降低。此外,对于LSM电极,晶界密度的增加,促进了阴极反应的氧离子传导。

关键词：阴极极化阻抗晶界密度电解质微结构固体氧化物燃料电池

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固体氧化物燃料电池的纳米阳极

化学进展 2013年第11期25卷 1821-1829页

作者：刘张波刘蓓蓓夏长荣中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室合肥230026

固体氧化物燃料电池技术的商业化进程需要发展在中低温操作时具有优良输出性能以及良好抗积炭与抗硫中毒能力的新型阳极材料,这主要通过对传统的镍基阳极进行修饰以及探索新型的金属或陶瓷材料来实现。研究发现,离子浸渍法是一种能够有... 详细信息

固体氧化物燃料电池技术的商业化进程需要发展在中低温操作时具有优良输出性能以及良好抗积炭与抗硫中毒能力的新型阳极材料,这主要通过对传统的镍基阳极进行修饰以及探索新型的金属或陶瓷材料来实现。研究发现,离子浸渍法是一种能够有效地对传统镍基阳极进行改性以及向多孔骨架中浸入新型阳极物种的手段。由于热处理的温度不高,所以浸渍粒子的尺寸通常控制在纳米量级,从而表现出卓越的电化学性能。本文结合本实验室的诸多研究成果以及文献中的一些经典报道,对这种纳米阳极的优越性和应用价值进行详细论述。

关键词：离子浸渍法纳米颗粒纳米结构阳极固体氧化物燃料电池

中温固体氧化物燃料电池的Ag-YSB复合阴极

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材料研究学报 2005年第1期19卷 54-58页

作者：黄守国夏长荣孟广耀中国科技大学中国科技大学材料科学与工程系教授合肥市230026

用草酸盐共沉淀法制备了Y0.25Bi0.75O1.5(YSB),用X-ray衍射方法考察了其成相温度,用交流阻抗法测试了其电导率.与Ag复合制成复合阴极,研究了烧结温度对复合阴极微结构的影响.同时以Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质,用交流阻抗法研究YSB含... 详细信息

用草酸盐共沉淀法制备了Y0.25Bi0.75O1.5(YSB),用X-ray衍射方法考察了其成相温度,用交流阻抗法测试了其电导率.与Ag复合制成复合阴极,研究了烧结温度对复合阴极微结构的影响.同时以Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)为电解质,用交流阻抗法研究YSB含量对复合阴极界面阻抗的影响.用草酸盐共沉淀制备的YSB粉,其电导率比SDC大得多.Ag-YSB复合阴极疏松多孔,Ag-YSB与SDC的界面结合良好,形成了足够多的三相界面,降低了界面极化电阻.YSB有一个最佳添加量,电阻最小,即电极界面性能最高.YSB的过量添加损坏Ag相的连续性,降低氧的还原转化速度,使界面的电阻增大.

关键词：无机非金属材料燃料电池复合阴极草酸盐共沉淀法交流阻抗界面阻抗

SnP_2O_7中温固体电解质的制备和导电性能

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功能材料 2012年第6期43卷 809-812页

作者：王金香彭小波夏长荣安徽理工大学材料科学与工程学院安徽淮南232001 中国建材国际工程集团有限公司安徽蚌埠233018 中国科学技术大学材料科学与工程系安徽合肥230026

用固相反应法制备了不同P/Sn物质的量比的SnP2O7,并研究了该电解质在120～260℃范围内的导电性能。XRD分析表明SnP2O7为立方结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率,电导率随着HPO3在电解质中的... 详细信息

用固相反应法制备了不同P/Sn物质的量比的SnP2O7,并研究了该电解质在120～260℃范围内的导电性能。XRD分析表明SnP2O7为立方结构。热重分析了电解质在中温范围内的稳定性。用交流阻抗谱测量了电解质电导率,电导率随着HPO3在电解质中的残余量的提高而提高。测试结果表明电解质中起导电作用的主要是HPO3,而SnP2O7主要起支撑作用。最大电导率是在200℃,P/Sn物质的量比为3.0时,干空气条件下为5.1×10-2S/cm,湿空气条件下为6.6×10-2S/cm。

关键词： SnP2O7, 电解质中温燃料电池质子导体

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低温固体氧化物燃料电池

化学进展 2011年第2期23卷 430-440页

作者：章蕾夏长荣中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室合肥230026

固体氧化物燃料电池作为新型的能源转换装置,具有高效、清洁、稳定性高、灵活多样等特点,有着良好的发展前景。它的中低温化对于商业应用具有十分重要的意义,现阶段的研究重点主要集中于将操作温度从传统的800—1 000℃降低到600℃甚至... 详细信息

固体氧化物燃料电池作为新型的能源转换装置,具有高效、清洁、稳定性高、灵活多样等特点,有着良好的发展前景。它的中低温化对于商业应用具有十分重要的意义,现阶段的研究重点主要集中于将操作温度从传统的800—1 000℃降低到600℃甚至以下。本文集中介绍了应用于600℃以下的中低温固体氧化物燃料电池,分别从低温电解质、阴极和阳极等方面进行了比较和讨论。电解质方面可以采用在低温下具有较高氧离子电导率的氧化铈基电解质,降低电解质的有效厚度,加入电子阻隔层的双层电解质结构来阻挡电子传导从而提高开路电压的方法来实现其中低温化。电极方面不仅可以通过新材料的开发来提高在低温下的催化活性,同时还可以利用离子浸渍法对电极微结构进行优化,增加三相界面长度和反应活性位,在实现电极电阻减小的同时改善阳极的燃料适应性,从而可使用更多种类的碳氢化合物作为燃料而不产生积炭现象。此外,文章还对近年来兴起的用于低温的单室固体氧化物燃料电池和微型固体氧化物燃料电池进行了介绍,这一系列新型固体氧化物燃料电池在其中低温化进程中也具有重要的影响。

关键词：固体氧化物燃料电池电解质阴极阳极单室微电池