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叉指型PEMFC阴极内的两相流动模拟

太阳能学报 2007年第7期28卷 769-774页

作者：刘训良温治何雅玲陶文铨北京科技大学热能工程系北京100083 西安交通大学能动学院西安710049

对叉指型质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极提出一个二维两相的多组分流体输运模型,应用连续性方程和Darcy定律以及组分扩散方程描述了反应气体和生成水的流动和传质。利用Leverett函数关联毛细压力与水饱和度,采用半经验关系式给出了气液... 详细信息

对叉指型质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极提出一个二维两相的多组分流体输运模型,应用连续性方程和Darcy定律以及组分扩散方程描述了反应气体和生成水的流动和传质。利用Leverett函数关联毛细压力与水饱和度,采用半经验关系式给出了气液在多孔层的相对渗透率。本模型预测的叉指型PEMFC性能曲线与文献中实验结果符合较好。研究发现,液态水在阴极内由催化层向出口流动是气体流动的剪切力和毛细驱动力共同作用的结果,液态水流速比气体流速小3个数量级或更多,液态水在电极上的分布比较均匀。

关键词：质子交换膜燃料电池叉指型流道阴极两相流数学模型

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稀土电解槽电场仿真与阴极结构优化

中国稀土学报 2020年第5期38卷 667-676,I0003页

作者：张恒星吕晓军衷水平王俊娥陈杭刘颂曾小鹏简勇章厦门紫金矿冶技术有限公司福建厦门361102 中南大学冶金与环境学院湖南长沙410083 福州大学紫金矿业学院福建福州350108 内蒙古金中矿业有限公司内蒙古锡林郭勒011300

利用有限元分析软件ANSYS,建立了上插阴阳极式稀土电解槽的3-D模型,研究了稀土电解槽阴极腐蚀和安装保护套对电场分布的影响,并对阴极结构进行优化。结果表明,在阴极腐蚀后,导致腐蚀坑处电流密度集中,其电流密度高达2.4×10^6 A·m^-2,... 详细信息

利用有限元分析软件ANSYS,建立了上插阴阳极式稀土电解槽的3-D模型,研究了稀土电解槽阴极腐蚀和安装保护套对电场分布的影响,并对阴极结构进行优化。结果表明,在阴极腐蚀后,导致腐蚀坑处电流密度集中,其电流密度高达2.4×10^6 A·m^-2,产生大量焦耳热进一步加速了阴极的腐蚀;阴极保护套的使用会使槽电压升高,其中采用外部式保护套,槽电压升高90 mV,采用嵌入式保护套,槽电压升高150 mV;当阴极结构采用半球型时电解槽电场分布更加均匀,避免了电解槽局部过热,有利于提高电解槽的电流效率和使用寿命。

关键词：稀土电解槽阴极电场有限元

中温固体氧化物燃料电池新型层状钙钛矿阴极材料Y_(0.8)Ca_(0.2)BaCo_2O_(5+δ)（英文）

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硅酸盐学报 2013年第10期41卷 1415-1420页

作者：葛武杰邵群丁岩芝王小连陈永红安徽理工大学化学工程学院淮南低温共烧材料省级实验室淮南师范学院化学与化工系安徽淮南232001

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0．8Ca0．2BaCo2O5＋δ（YCBC）极材料。采用柠檬酸—硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5＋δ（YBC）粉体。X射线衍射结果表明：YCBC粉体在950℃空气中煅烧3h能够很好地成相，而YB... 详细信息

研究了中温固体氧化物燃料电池的新型层状钙钛矿Y0．8Ca0．2BaCo2O5＋δ（YCBC）极材料。采用柠檬酸—硝酸盐自蔓延燃烧法合成了YCBC以及YBaCo2O5＋δ（YBC）粉体。X射线衍射结果表明：YCBC粉体在950℃空气中煅烧3h能够很好地成相，而YBC粉体需要1100℃。电导率测试结果表明：在整个测试温度350-800℃范围内，YCBC的电导率（435～506s／cm）明显比YBC的电导率（205～323S／cm）。使用电化学阻抗谱技术测试了对称电池YCBC／SDC／YCBC和阳极支撑的单电池YCBC／SDC／Ni—SDC的电化学性能。以H2为燃料气（含体积分数3％水蒸气），空气为氧化剂，650℃时单电池YCBC／SDC/Ni—SDC的最大输出功率为351mW／cm^2。目前研究表明YCBC是具有潜力的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。

关键词：阴极电化学性能中温固体氧化物燃料电池

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磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极研究

电子学报 2020年第11期48卷 2233-2241页

作者：漆世锴王小霞王兴起胡明玮刘理曾伟九江学院电子工程学院江西九江332005 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071

为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,采用难熔稀土氧化钆和过渡金属氧化铪制备大功率磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极,并对该阴极的热发射特性和寿命特性等进行了测试,热发射测试结果显示该阴极在1300℃br即可提供0.1... 详细信息

为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,采用难熔稀土氧化钆和过渡金属氧化铪制备大功率磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极,并对该阴极的热发射特性和寿命特性等进行了测试,热发射测试结果显示该阴极在1300℃br即可提供0.1A/cm2发射电流密度,1600℃br下可提供超过1.93A/cm2的发射电流密度.寿命实验结果显示,该阴极在1500℃br,直流负载为0.5A/cm2的条件下,寿命已经超过4000h.最后,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、氩离子深度刻蚀俄歇电镜等设备分别对该阴极活性物质的分子结构,阴极表面微观形貌、元素成分及含量等进行了分析.结果表明,高温烧结合成了单一的铪酸钆物相,烧结过程中当一种Gd3+价稀土氧化钆掺入Hf4+价的过渡金属氧化铪时,会发生离子置换固溶,为了保持铪酸钆晶格的电中性,晶格中就会产生一个氧空位.当阴极在激活、老练、热发射测试时,会加速氧空位的生成,产生的氧空位越多,阴极表面导电性就会越好,这间接降低了逸出功,从而提高了阴极的热发射能力.

关键词：磁控管阴极热发射寿命发射机理铪酸钆

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面蚀坑形成过程

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高电压技术 2020年第3期46卷 843-851页

作者：付思曹云东李静刘树鑫韩颖沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面热流密度和压力的不同时空分布情况,影响阴极表面蚀坑形成过程。结合阴极表面蚀坑形成过程中表面张力和马朗戈尼效应共同影响,建立考虑固、液、气态相变过程的二维轴对称流体动力学瞬态模型,描述阴极表面... 详细信息

真空金属蒸气电弧作用下阴极表面热流密度和压力的不同时空分布情况,影响阴极表面蚀坑形成过程。结合阴极表面蚀坑形成过程中表面张力和马朗戈尼效应共同影响,建立考虑固、液、气态相变过程的二维轴对称流体动力学瞬态模型,描述阴极表面"火山口"形成的热力学行为,获得阴极最初喷射蒸气的表面结构和时间。阴极熔池相变过程中,熔融金属熔池中心形变和温度梯度较大,熔池流动由表面张力和马朗戈尼效应共同驱动,将熔坑中心热量转移至边缘,在蚀坑边缘,表面张力为熔池流动的主要驱动力。温度上升至临界温度,出现新的喷射爆炸点,"火山口"表面形成金属蒸气密度为10^25m^-3的覆盖层,密度分布与阴极蚀坑形状有关;增加热流密度、减小外部压力或增大作用半径,阴极表面覆盖层出现时间提前来到,蚀坑形状各异;当作用半径过小时,注入能量低,阴极斑点形成过程中蚀坑底部厚,半径小,蚀坑附近未产生金属蒸气覆盖层。

关键词：真空电弧阴极熔池蚀坑金属蒸气

La_(0.8–x)Ba_xSr_(0.2)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)阴极材料的结构与性能

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硅酸盐学报 2015年第11期43卷 1517-1524页

作者：周芬姚学君郜建全包金小宋希文安胜利内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

采用溶胶–凝胶法制备了La0.8–xBaxSr0.2Co0.8Fe0.2O3–δ（LBSCF）阴极粉体。对LBSCF的晶体结构、材料表面的化学状态、烧结体的断面微结构及电导率进行了表征。用交流阻抗谱法在550-700℃范围测试了LBSCF-30%SDC（Sm0.2Ce0.8O1.9）... 详细信息

采用溶胶–凝胶法制备了La0.8–xBaxSr0.2Co0.8Fe0.2O3–δ（LBSCF）阴极粉体。对LBSCF的晶体结构、材料表面的化学状态、烧结体的断面微结构及电导率进行了表征。用交流阻抗谱法在550-700℃范围测试了LBSCF-30%SDC（Sm0.2Ce0.8O1.9）复合阴极的电化学性能。结果表明：LBSCF粉体主晶相为六方晶系钙钛矿结构,存在少量的第二相。XPS结果显示,Ba2＋掺杂不影响A位离子（La3＋、Ba2＋、Sr2＋）的价态,但对B位离子的价态有不同的影响：x=0.10的样品中,钴离子以Co3＋和Co4＋混合价态存在,其余样品中以低氧化态（Co3＋和Co2＋混合价）或Co3＋价存在;铁离子以高氧化态（Fe3＋和Fe4＋）存在。在500-700℃空气气氛中,LBSCF的电导率均超过700 S/cm,在同一温度下,电导率随着Ba2＋掺杂量的增加而增大。x=0.20的样品在500℃时,电导率最大可达1.59×103 S/cm。随着Ba2＋含量增加,极化电阻减小,x=0.20时,复合阴极LBSCF-30%SDC的极化电阻最小,700℃时的极化电阻为0.20？·cm2。

关键词：固体氧化物燃料电池阴极掺杂钴酸镧光电子能谱电化学性能

基于碳纳米管薄膜构建场发射平面显示器的阴极结构

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材料导报 2017年第1期31卷 56-63,76页

作者：常春蕊赵宏微刁加加安立宝华北理工大学理学院唐山063009 华北理工大学机械工程学院唐山063009

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平... 详细信息

碳纳米管场发射平面显示器具有工作电压低、功耗低和制造成本低等优势,近年来基于碳纳米管场发射平面显示器的研究与应用研发已成为显示技术领域研究的热点之一,并已取得丰富成果。简要回顾了碳纳米管用于场发射的机理以及用于场发射平面显示器的优势,主要介绍了碳纳米管用于场发射平面显示器研究的一些进展和一些亟待解决的问题,包括碳纳米管阴极薄膜的制备、碳纳米管阴极工作稳定性与寿命的改进以及阴极结构的设计等,并展望了碳纳米管用于场发射平面显示器的发展前景。

关键词：碳纳米管场发射平面显示器阴极

EDTA-甘氨酸法制备SmBaCo_2O_(5+δ)阴极材料及其性能

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物理化学学报 2013年第12期29卷 2585-2591页

作者：胡智黄晓巍陈杨辉福州大学材料科学与工程学院福州350116

采用EDTA-甘氨酸法(EGP)合成了中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的阴极材料SmBaCo2O5+δ(SBCO).通过热重-差热分析(TG-DTA),X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),直流四极法及交流阻抗技术分析材料的性能.结果表明,初始粉体在85... 详细信息

采用EDTA-甘氨酸法(EGP)合成了中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)的阴极材料SmBaCo2O5+δ(SBCO).通过热重-差热分析(TG-DTA),X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),直流四极法及交流阻抗技术分析材料的性能.结果表明,初始粉体在850°C煅烧5 h形成钙钛矿结构单相.EGP制备的SBCO粉体颗粒细小、分散性好、粒径分布均匀,其与Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)电解质材料具有良好的高温化学相容性.SBCO的电导率在500-800°C时达到668-382 S cm-1.以SDC为电解质,SBCO为阴极制备对称半电池,其界面结合良好,颗粒连接充分,形成好的三相界面,具有高的阴极催化活性,750°C时阴极极化电阻为0.0688Ωcm2,远低于固相法(SSR)的值,活化能(Ea)为122.21 kJ mol-1.

关键词：中温固体氧化物燃料电池 SmBaCo2O5+δ 双钙钛矿阴极电化学性能

La_(0.5)RE_(0.3)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)(RE=Nd、Ce、Sm)体系双稀土阴极材料的制备与电性能

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物理化学学报 2005年第12期21卷 1357-1362页

作者：陈永红魏亦军仲洪海高建峰刘杏芹孟广耀中国科学技术大学材料科学与工程系合肥230026 淮南师范学院实验信息中心安徽淮南232001

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了La0.5RE0.3Sr0.2FeO3-δ(RE=Nd、Ce、Sm)系列复合氧化物粉体.用X射线衍射(XRD)和TG-DSC分析了样品钙钛矿物相的形成过程,用Archimedes排水法测量体积密度并计算烧结样品的相对密度,用四端子技术测量电导... 详细信息

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了La0.5RE0.3Sr0.2FeO3-δ(RE=Nd、Ce、Sm)系列复合氧化物粉体.用X射线衍射(XRD)和TG-DSC分析了样品钙钛矿物相的形成过程,用Archimedes排水法测量体积密度并计算烧结样品的相对密度,用四端子技术测量电导率.结果显示,掺Nd的样品1200℃烧结2h成为单一立方钙钛矿结构,掺Ce样品有明显的CeO2立方相析出,掺Sm样品主相为钙钛矿结构伴有微弱的杂峰.1250℃烧结2h的La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ在600℃时电导率高达100S·cm-1以上,明显高于La0.5Ce0.3Sr0.2FeO3-δ及La0.5Sm0.3Sr0.2FeO3-δ样品的电导率,预示着La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ可能是一种良好的中温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料.

关键词： La0.5RE0.3Sr0.2FeO3-δ(RE=Nd、Ce、Sm) 固体氧化物燃料电池钙钛矿阴极