sofc鑭摻雜鈦酸鍶陽極材料制備及電極性能的研究

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1、工學(xué)碩士學(xué)位論文SOFC鑭摻雜鈦酸鍶陽極材料制備及電極性能的研究STUDYOFTHEPREPARATIONANDPERFORMANCEOFTHEANODEMATERIALaDOPEDSrTiO3FORSOLIDOXIDEFUELCELL常文博哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TM911.4學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：541.136密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文SOFC鑭摻雜鈦酸鍶陽極材料制備及電極性能的研究碩士研究生：常文博導(dǎo)師：熊岳平教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)所在單位：化工學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)Class

2、ifiedIndex:TM911.4U.D.C.:541.136DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYOFTHEPREPARATIONANDPERFORMANCEOFTHEANODEMATERIALaDOPEDSrTiO3FORSOLIDOXIDEFUELCELLCandidate:ChangeWenboSupervisor:Prof.XiongYuepingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTe

3、chnologyAffiliation:SchoolofChemicalEngineeringandTechnologyDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要能源日益枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，固體氧化物燃料電池（SOFC）—一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換裝置引起人們的廣泛重視。在實用性方面，SOFC也展現(xiàn)出強大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用市場，發(fā)展SOFC是大勢所趨。陽極是SOFC的核心部件之一，基于三相界面理論，成功制備了LaxS

4、r1-xTiO3-δ(LST)納米粉體陽極、納米粉體基復(fù)合陽極和納米纖維基復(fù)合陽極，研究了材料的離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)和電極的微觀形貌對電極性能的影響。采用溶膠-凝膠法，研究制備固體氧化物燃料電池La0.3Sr0.7TiO3-δ(LST37)陽極材料。通過在LST37材料加入離子傳導(dǎo)相Gd0.2Ce0.8O1.9(GDC)，制備了不同GDC復(fù)合量的LST37-GDC(LST37:GDC=1:0,0.8:0.2,0.6:0.4,0.4:0.6,0.2:0.8,0:1)復(fù)合電極，1000℃時，相對應(yīng)LST37-GDC復(fù)合電極的極化阻抗Rp分別為13.34Ω,2.03Ω,0.95

5、Ω,0.84Ω,0.49Ω和0.15Ω。GDC的加入提高了電極的離子傳導(dǎo)性，增大了三相界面的面積，進(jìn)而提高了電極的電化學(xué)性能，即離子電導(dǎo)率越高，電極性能越好?；谌苣z-凝膠法制備LST37材料的工藝條件，制備了不同La摻雜量的LaxSr1-xTiO3-δ(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,分別記作LST19,LST28,LST37,LST46,LST55)陽極材料，1000℃時，相對應(yīng)LST電極的極化阻抗Rp分別為23.14Ω,17.25Ω,13.79Ω,7.74Ω和21.53Ω。隨著La摻雜量的增加，LST的電極性能先上升后下降，當(dāng)La的摩爾摻雜量為0.4時

6、，LST的電極性能最好。結(jié)合已有研究報道的La的摻雜量對LST材料電子電導(dǎo)率的影響，并借助核磁的分析手段，對經(jīng)過高溫還原的LST材料進(jìn)行NMR測試，本文研究了La的摻雜對LST電子傳導(dǎo)性的影響規(guī)律，進(jìn)而得出材料電子電導(dǎo)對電極性能的影響規(guī)律：材料的電子電導(dǎo)率越高，材料的電極性能越好。通過NMR測試，也可初步佐證La摻雜LST結(jié)構(gòu)的電荷離域分布的電子傳導(dǎo)方式，這種傳導(dǎo)方式有助于提高材料的電子電導(dǎo)，很有可能是導(dǎo)致LST46材料在還原氣氛下電化學(xué)性能最佳的關(guān)鍵因素。基于粉體基LST37-GDC復(fù)合電極的研究，通過靜電紡絲的方法合成絲狀LST37材料，通過浸漬GDC制備纖維基LS

7、T37-GDC(LST37:GDC=1:0,0.847:0.153,0.708:0.292,分別記作LST37-si-0,LST37-si-0.153,LST37-si-0.292)復(fù)合電極，同時用溶膠-凝膠法制備LST37粉體材料，并通過與GDC復(fù)合制備粉體基LST37-GDC(LST37:GDC=1:0,0.847:0.153,0.708:0.292,分別記作LST37-fen-0,LST37-fen-0.153,LST37-fen-0.292)復(fù)合電極。1000℃時，LST37-si-0,LST37--I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位