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SOFC中sdc电解质和nio-sdc阳极材料的制备和表征

SOFC中SDC电解质和NiO-SDC阳极材料的制备和表征

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作者：纪登峰浙江大学

学位级别：硕士

固体氧化物燃料电池(SOFC)由于具有高效、清洁、经济、安全等优点而受到广泛的关注,单电池由阳极、阴极、电解质组成。目前的趋势是研究在800℃以下工作的中低温SOFC。掺杂CeO材料由于在800℃以下具有很高的离子电导率,因而被认为是很... 详细信息

固体氧化物燃料电池(SOFC)由于具有高效、清洁、经济、安全等优点而受到广泛的关注,单电池由阳极、阴极、电解质组成。目前的趋势是研究在800℃以下工作的中低温SOFC。掺杂CeO材料由于在800℃以下具有很高的离子电导率,因而被认为是很有应用前景SOFC的电解质和阳极材料。在众多掺杂CeO材料中,SmO掺杂CeO(sdc)最具有应用潜力。作为SOFC的电解质材料,要求sdc陶瓷具有高的致密度和大的晶粒尺寸。而SOFC的阳极材料Ni-sdc陶瓷,则需要具有多孔、Ni和sdc两相之间均匀连续分布的结构。众所周知,陶瓷粉末对陶瓷的烧结特性有很大的影响,因此,要求sdc粉末和nio-sdc粉末具有合适的形貌、颗粒尺寸及分布。一般条件下,球形形貌、尺寸在50nm～0.5μm之间且分布窄的粉末有利于陶瓷的烧结。在众多的制备sdc和nio-sdc粉末的方法中,喷雾热解法在制备球形粉末方面具有很大的优势,并且可以通过调节工艺参数来控制颗粒的尺寸和分布,同时具有产物组分不偏析等优点。此外,喷雾热解法还具有制备过程简单,能够满足大规模工业化生产要求的特点。因此,根据SOFC电解质和阳极材料的要求,利用喷雾热解法制备sdc电解质粉末和nio-sdc阳极粉末。本文制备了两种不同组成的喷雾液,其中一种是以NHHCO为沉淀剂制备的喷雾液(AHC)、另一种则是以(NH)CO为沉淀剂制备的喷雾液(AC)。利用XRD、SEM、TEM以及TG-DTA等测试方法,结合喷雾液的组成、喷雾热解产物和sdc电解质粉末的形貌及颗粒尺寸、sdc电解质陶瓷的致密度和晶粒尺寸,针对不同组成的喷雾液对sdc陶瓷致密化过程的影响进行了研究。并得出如下的实验结果: 1、不同的喷雾液导致了喷雾热解产物的形貌和晶相结构的不同。利用AHC制备的喷雾热解产物具有片状形貌,并且含有Ce(CO)·6HO的晶相;利用AC制备的喷雾热解产物为无定形的球形形貌。 2、热处理过程导致sdc电解质粉末的形貌与喷雾热解产物的形貌的不同。利用AHC制备的sdc电解质粉末仍然保持片状形貌,尺寸为3～5μm;利用AC制备的sdc电解质粉末则具有小颗粒轻微的开放式团聚的形貌,团聚体的尺寸为

关键词：喷雾热解法喷雾液喷雾热解产物 sdc电解质材料 nio-sdc阳极粉末致密化 SOFC

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