avatar avatar 我的文献 BaZr0.9Y0.1O3质子导体的制备及烧结性能研究 作者 张靖 单位 哈尔滨工业大学 导师 乐士儒 关键词 SOFC; 质子导体; 溶胶-凝胶; 烧结助剂; 烧结机理 基金 国家自然科学
摘要
固体氧化物燃料电池(SOFC)由于其能量转换率高、产物无污染、系统安全性高、模块结构等优点,对优化能源结构、减少环境污染、促进相关高新技术产业的发展等方面都有着积极的影响,已成为国际上研究的热点。高温质子导体(HTPCs)型SOFC在阴极侧产生水蒸气,不会稀释燃料,可减小电池系统的复杂性,且由于在400-700℃表现出良好的质子导电性而受到了广泛关注。锆酸钡基高温质子导体,在400-700℃中温范围内结构稳定,不与酸性气体及水蒸气反应等优点。但是锆酸钡电解质存在烧结性能差、晶界电阻高等问题,导致在相同的操作温度下锆酸钡的电导率比铈酸钡电导率要低一个数量级,因此如何提高锆酸钡基质子导体的烧结性能是其实现应用的关键问题之一。本文采用无机溶胶-凝胶的方法制备获得了纳米颗粒的锆酸钡(BZY10)粉体,并研究了煅烧温度、pH值、络合剂、保温时间等因素对于合成的BaZrO3粉体的微观形貌、晶粒尺寸以及碳酸钡(BaCO3)含量的影响,发现煅烧温度为1000℃、pH=8-9、络合剂为n柠檬酸:nEDTA=1:1时晶粒尺寸最小,保温时间对晶粒尺寸影响较小。通过研究不同含量的氧化锂(Li2O)、氧化锌(ZnO)、氧化铋(Bi2O3)三种烧结助剂对锆酸钡微观形貌、烧结性能以及电导率的影响,发现5mol%Bi2O3的作添加助剂时,电解质烧结温度提前100℃,在1500℃时致密度高达95%,烧结致密,助烧效果最好。研究了添加烧结助剂5mol%Bi2O3对BZY10的烧结速率与烧结活化能的影响,发现烧结助剂5mol%Bi2O3在烧结过程中,不同烧结速率条件下的活化能Q=5.01�0.6eV。
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