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IT-SOFC镍基阳极改性与GDC/YSZ双层电解质的制备研究

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IT-SOFC镍基阳极改性与GDC/YSZ双层电解质的制备研究

作者：王乐莹景德镇陶瓷学院

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)由于能量转化率高、燃料适用性广以及环境友好等特点被视为极具潜力的发电能源。目前，提高电极的催化活性、降低SOFC的工作温度等是国内外研究的主要热点。由于成本低、制备工艺简单... 详细信息

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)由于能量转化率高、燃料适用性广以及环境友好等特点被视为极具潜力的发电能源。目前，提高电极的催化活性、降低SOFC的工作温度等是国内外研究的主要热点。由于成本低、制备工艺简单等优点，阳极主要还是采用Ni/YSZ材料，但由于Ni催化剂在还原气氛中易烧结团聚，减低电极的催化活性，严重影响了电池的功率输出。因此需要添加适量的具有催化活性的金属氧化物阻止Ni颗粒的烧结，稳定提高电池的功率输出。另外采用低温下具有高离子电导率的电解质是降低SOFC工作温度的有效途径。而双层电解质可以保护具有高电导率的电解质不受还原气氛影响，提高SOFC在中低温下的电池性能。本课题是围绕提高阳极催化活性、降低SOFC工作温度而展开的研究。本文通过浸渍法以及沉淀法对NiO粉进行CeO修饰，采用成本低、操作简单的环保型水系流延法制备Ni-CeO/YSZ基单电池，并与直接加入CeO粉体以及不添加CeO的电池进行了对比研究。实验结果表明，在750℃、3%H2O+H2下，通过浸渍法采用5wt.%CeO修饰NiO粉的电池，最大功率密度达到了0.94W/cm2，极化电阻只有0.57cm2。其添加的CeO能有效地阻止Ni颗粒的烧结团聚，增强Ni在YSZ网络结构表面的分散，提高了阳极的催化活性，使得电池的功率输出明显提升。本文以不同沉淀剂制备纳米级GDC粉体，得出以NH4HCO3为沉淀剂制备的粉体产率较高，虽晶粒尺寸分布稍宽，但团聚现象不明显，晶粒形貌也较为清晰，适合作为制备致密GDC电解质材料的流延原料。采用水系流延法制备GDC/YSZ双层电解质基单电池，研究了不同烧结温度对GDC/YSZ层共烧效果的影响，得出1450℃为最佳烧结温度。实验结果表明，在700℃、3%H2O+H2下，GDC/YSZ双层电解质基电池、YSZ基电池，其最大功率密度分别为0.62W/cm2和0.51W/cm2，极化电阻分别为0.86cm2和1.2cm2。在700℃的工作温度下，GDC/YSZ双层电解质基电池比YSZ基电池具有更好的性能。

关键词： SOFC 水系流延阳极改性双层电解质二氧化铈

翻译作品题目（汉译维）：《没头脑和不高兴》部分章节翻译;翻译作品题目（维译汉）：《医生的嘱咐》部分章节翻译《影片<乌鲁木齐的天空>里的真实生活》《你还记得<良心>这部电影吗?》《浅析电影<战狼>》

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翻译作品题目（汉译维）：《没头脑和不高兴》部分章节翻译;翻译...

作者：王乐莹新疆大学

学位级别：硕士

阳极Ni–YSZ添加CeO_2对固体氧化物燃料电池性能的影响

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硅酸盐学报 2012年第4期40卷 542-547页

作者：王乐莹罗凌虹吴也凡程亮石纪军余永志景德镇陶瓷学院江西景德镇333001

采用直接加入CeO2粉和通过Ce(NO3)3溶液包裹NiO粉2种方式对阳极Ni–氧化钇稳定型氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)进行修饰,分别研究其对固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)性能的影响,并与不添加CeO2的电池进行对... 详细信息

采用直接加入CeO2粉和通过Ce(NO3)3溶液包裹NiO粉2种方式对阳极Ni–氧化钇稳定型氧化锆(yttria stabilized zirconia,YSZ)进行修饰,分别研究其对固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)性能的影响,并与不添加CeO2的电池进行对比研究。以氢气为燃料气、在750℃对单电池进行电性能测试,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和能谱仪对阳极的物相组成和断面形貌进行表征,通过透射电镜观察CeO2对NiO颗粒的包裹形貌。结果表明:通过Ce(NO3)3包裹NiO粉的方法所制备的电池,最大功率密度为0.938W/cm2。其添加的CeO2能有效地阻止Ni颗粒烧结,增强Ni在YSZ网络结构表面的分散,提高电池性能。

关键词：固体氧化物燃料电池阳极镍–氧化钇稳定型氧化锆二氧化铈包裹

B2O3引入量对SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3系封接玻璃性能影响

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建筑材料学报 2019年第5期22卷 742-749页

作者：罗凌虹刘亮光程亮王乐莹秦莹景德镇陶瓷大学江西省燃料电池材料与器件重点实验室

采用传统工艺制备出B2O3引入量分别为0,5.6,11.2,16.8g的SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3固体氧化物燃料电池(SOFC)封接玻璃,并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高温显微镜(HSM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、电化学工作站及扫描电镜(SEM)等手段... 详细信息

采用传统工艺制备出B2O3引入量分别为0,5.6,11.2,16.8g的SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3固体氧化物燃料电池(SOFC)封接玻璃,并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高温显微镜(HSM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、电化学工作站及扫描电镜(SEM)等手段,系统研究了B2O3引入量对SOFC封接玻璃结构与封接性能(润湿性和玻璃粉烧结性、玻璃特征温度以及玻璃析晶所产生的热膨胀系数变化、玻璃-陶瓷的电性能和封接界面稳定性)的影响.结果表明:随着B2O3引入量的增加,SOFC封接玻璃结构中的[BO3]含量不断增加,[SiO4]含量不断减少;SOFC封接玻璃封接性能的变化规律取决于其结构的变化,其中B2O3引入量分别为11.2,16.8g的玻璃性能满足实际SOFC封接玻璃的要求,可用于实际SOFC单电池的封接.

关键词： B2O3 固体氧化物燃料电池封接玻璃玻璃-陶瓷

奥马环素的抗菌活性、耐药性、药动学特性和临床疗效研究进展

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中国药房 2024年第20期35卷 2571-2576页

作者：王乐莹王义俊张莉南京医科大学第二附属医院药学部南京210011

由于病原体耐药形势日益严峻,经典抗菌药物疗效下降,使得社区获得性肺炎(CAP)的治疗难度逐渐增加。奥马环素于2021年12月在我国获批上市,批准用于成人社区获得性细菌性肺炎和急性细菌性皮肤及皮肤结构感染的治疗。本文在介绍CAP致病源... 详细信息

由于病原体耐药形势日益严峻,经典抗菌药物疗效下降,使得社区获得性肺炎(CAP)的治疗难度逐渐增加。奥马环素于2021年12月在我国获批上市,批准用于成人社区获得性细菌性肺炎和急性细菌性皮肤及皮肤结构感染的治疗。本文在介绍CAP致病源耐药情况的基础上,系统综述了奥马环素的抗菌活性、耐药性、药动学特性以及临床疗效,发现其抗菌谱广、生物利用率高、安全性好,且药动学参数不受患者年龄、性别、肝肾功能、药物相互作用的影响,对多种耐药菌、产超广谱β-内酰胺酶革兰氏阴性菌、非典型病原体等均有效,可作为治疗CAP的治疗选择之一。但由于该药临床研究数据有限、临床实际应用时间较短,仍需更多临床研究综合评估奥马环素治疗肺部感染的有效性和安全性。

关键词：奥马环素社区获得性肺炎抗菌活性药动学特性临床疗效

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可逆固体氧化物电池La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3–δ)基纤维燃料极的浸渍改性

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1676-1686页

作者：卢恺振王乐莹罗凌虹程亮徐序吴也凡景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术中心江西景德镇333001 景德镇陶瓷大学江西省燃料电池材料与器件重点实验室江西景德镇333001

开发适合可逆操作的高性能燃料极材料对可逆固体氧化物电池的发展至关重要。为解决LaxSr_(1-x)TiO_(3)燃料极材料催化活性差及离子电导率低等问题,采用静电纺丝技术直接制备富含连通孔洞的La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3-δ)(LST)/氧化钇稳定... 详细信息

开发适合可逆操作的高性能燃料极材料对可逆固体氧化物电池的发展至关重要。为解决LaxSr_(1-x)TiO_(3)燃料极材料催化活性差及离子电导率低等问题,采用静电纺丝技术直接制备富含连通孔洞的La_(0.2)Sr_(0.8)TiO_(3-δ)(LST)/氧化钇稳定型氧化锆(YSZ)复合纤维,构建了以LST骨架为电子通道主路、YSZ颗粒为离子通道穿插的三维网络混合导体通路,并通过浸渍Ce_(0.9)M_(0.1)O_(2-δ)(M=Fe、Co、Ni)纳米颗粒对燃料极骨架修饰改性,增强燃料极与电解质层间的界面结合,研究不同浸渍物对纤维基燃料极催化活性的影响。结果表明:浸渍Ce_(0.9)Ni_(0.1)O_(2-δ)的燃料极兼具有较强的氢氧化能力和氢还原能力,在浸渍物和Ni纳米颗粒析出的共同作用下,单电池在850℃、3%(体积分数)H_(2)O/H_(2)下的最高功率密度达到342 mW/cm^(2);在850℃、46.8%(体积分数)H_(2)O/H_(2)、1.3 V下的电解电流密度达到0.313 A/cm^(2)。

关键词：可逆固体氧化物电池燃料极复合纤维浸渍改性弛豫时间分布

低温固体氧化物燃料电池层级骨架阴极的制备与性能

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硅酸盐学报 2023年第7期51卷 1763-1772页

作者：韦斐王乐莹罗凌虹张双双程亮徐序杨琳景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术中心江西景德镇333001 江门职业技术学院广东江门529090

为了提升低温固体氧化物燃料电池阴极的电化学性能,设计制备了2种具有多功能层级骨架结构的La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)/Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)(LSCF/GDC)阴极材料,研究了层级骨架阴极的显微结构和电化学性能。结果表... 详细信息

为了提升低温固体氧化物燃料电池阴极的电化学性能,设计制备了2种具有多功能层级骨架结构的La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)/Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)(LSCF/GDC)阴极材料,研究了层级骨架阴极的显微结构和电化学性能。结果表明:GDC初级骨架其孔隙率高达80.5%,充分保证了LSCF或GDC次级骨架的构建、后续负载以及工作态下的氧气扩散。采用弛豫时间分布分析不同阴极的电化学阻抗谱,以LSCF纳米颗粒为次级骨架,具有连续电子导电通道,显著增加了反应活性位点,后续负载的GDC纳米颗粒协同促进了氧气的吸附/解离,其600℃条件下的总极化电阻仅为_(0.2)36Ω·cm^(2),得到了制备工艺简单、氧还原反应活性强的层级骨架阴极,有望推动低温固体氧化物燃料电池的进一步发展。

关键词：低温固体氧化物燃料电池阴极层级骨架弛豫时间分布

基于BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2体系探究BaCO_3的残余量及其对玻璃热性能的影响

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无机材料学报 2018年第8期33卷 861-865页

作者：刘亮光罗凌虹吴也凡程亮徐序王乐莹景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西省燃料电池材料与器件重点实验室景德镇333403

采用中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC,Intermediate Temperature-Solid Oxide of Fuel Cell)封接玻璃BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2体系探究三种熔制工艺(1300℃保温1 h;1400℃保温1 h;1400℃保温3 h)对玻璃原料BaCO_3的残余量及玻璃热性能的影响。利用差热-热重分析(DTA-TG)对配方粉体和不同熔制工艺获得玻璃的热性能进行表征,根据DTA-TG数据进行了计算并验证BaCO_3的残余量。通过傅里叶红外光谱、XRD和热膨胀系数测定仪对样品进行了表征。结果表明:采取1300℃保温1 h制备的玻璃中仍有59wt%BaCO_3未分解,并且析出的单斜Ba Al2Si2O8晶体降低了玻璃的膨胀系数;1400℃保温3 h制备的玻璃由于Al_2O_3含量增加,玻璃软化点(Ts)明显升高(>800℃),1400℃保温1 h制备的玻璃在室温到玻璃温度转变点范围内的膨胀系数为10.3×10–6 K–1。因此对于本实验玻璃配方,1400℃保温1 h是最为合适的熔制工艺,可以用于SOFC电堆的封接。

关键词：碳酸钡烧制工艺差热–热重分析热性能

CeO_(2)基材料在固体氧化物燃料电池复合阴极中的应用

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陶瓷学报 2023年第5期44卷 864-873页

作者：韦斐王乐莹罗凌虹程亮徐序景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术中心江西景德镇333001 景德镇陶瓷大学江西省燃料电池材料与器件重点实验室江西景德镇333001

降低工作温度是固体氧化物燃料电池商业化应用的必然趋势,而由低温导致的阴极极化阻抗增加是亟待解决的关键问题。在复合阴极应用中,CeO_(2)基材料兼有“电解质”和“阴极”功能,不仅能提高氧离子电导率、扩展三相界面,改善阴极的热膨... 详细信息

降低工作温度是固体氧化物燃料电池商业化应用的必然趋势,而由低温导致的阴极极化阻抗增加是亟待解决的关键问题。在复合阴极应用中,CeO_(2)基材料兼有“电解质”和“阴极”功能,不仅能提高氧离子电导率、扩展三相界面,改善阴极的热膨胀系数,还能起到协同催化的作用、加快阴极氧还原反应速率。综述了CeO_(2)基材料在促进阴极氧还原反应方面的研究进展,分析其协同催化机理,并对低温固体氧化物燃料电池阴极材料的设计开发进行了展望。

关键词：固体氧化物燃料电池复合阴极 CeO_(2)基材料氧还原反应

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