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    (1) 以LSM、LSCF等阴极为基体的纳米复合阴极
       通过加入氧离子导体(如YSZ、GDC、SDC)可以极大的提高LSM的电化学催化活性。Barnett[11]研究了LSM/GDC复合阴极的催化性能,发现LSM/GDC阴极在750℃的最低极化电阻是0.49Ωcm2,低于纯LSM电极的3.5Ωcm2极化电阻。Jiang等[11]将具有高离子电导的GDC陶瓷颗粒分散到LSM骨架,制备了陶瓷-陶瓷复合阴极,研究表明GDC颗粒显著增加了LSM电极的催化性能,并且降低了LSM阴极在阴极电流作用下的活化效应[7]。Simner等[13]报道了以La0.8Sr0.2Fe0.3/SDC作为复合阴极的电池的性能。聂丽芳[12]等研究了LSCF-SDC纳米复合阴极的性能,结果显示SDC纳米颗粒在LSCF表面均匀分布并且颗粒大小均一。SDC浸渗极大的降低了LSCF阴极的界面极化阻抗;LSCF-SDC纳米结构复合阴极也显示出良好的电化学催化活性。
    (2)以YSZ、SDC、GDC等电解质为骨架的纳米复合阴极
        YSZ、SDC等电解质具有良好的化学稳定性,是公认的最好的电解质材料,近年来我们也越来越多关注于SDC。多孔的SDC、GDC骨架与其电解质形成一体化的氧离子的传输通道,有利于氧还原反应。用掺杂的氧化铈作LSCF阴极与YSZ电解质层间的夹层后,LSCF阴极表现出非常好的催化性能[14]。
    基于LSCF与GDC之间良好的化学相容性,在采用共烧法制备的LSCF-GDC传统复合阴极的优异催化性能的基础上,Shah等[9]采用浸渍法将LSCF的硝酸盐溶液浸渍到GDC骨架,制备出LSCF+GDC纳米结构的复合阴极。下列因素影响了该型复合阴极极化电阻:(1)GDC骨架层的烧结温度;(2)LSCF阴极颗粒的浸渍浓度;(3)LSCF阴极的煅烧温度。将LSCF浸渍到1100℃烧结的GDC骨架,然后在800℃制备的12.5vol.%LSCF+GDC复合阴极的极化电阻在600℃和700℃分别为0.24Ωcm2,和0.03Ωcm2,低于传统复合阴极。
    3 LSCF-SDC复合阴极的研究进展
         作为二代电解质材料的SDC,它的电导率是最高的。研究表明,在800℃下,要比YSZ的电导率高出几倍到几个数量级[15],虽然它的电子电导会降低一定的程度的开路电压和输出功率。但是在中低温时,电子电导对电动势的影响很小。因此用 SDC 作为电解质,可以充分发挥其高电导率的优势,同时又可以最大限度的克服其电子导电性的缺点。
        掺杂铈基电解质材料的制备方法有多种,制备方法和条件的不同影响了阴极形貌、孔隙率、粒度大小及分布、比表面积,掺杂均匀性及烧结性能等,从而影响电池的制备工艺及性能。
    郑敏章等[12]在研究中控制Sr的参杂量来控制阴极材料的性能,他们利用La0•7Sr0•3CuO3-δ(LSCu)和SDC粉末按照不同比例混合(SDC的质量分数为5%-30% ),制成复合阴极材料。结果表明,掺入适量的SDC有利于提高La1-xSrxCuO3-δ电极的电导率, 当x=0•3时,样品电导率最高,当Sr2+含量进一步增大时,氧空位的增多使晶相发生改变,导致电导率下降。而董洁[15]在使用燃烧法制备LSCF-SDC的研究中发现,随着SDC含量的增加,其相对密度增大,孔隙率下降。不同的SDC含量对复合阴极材料的孔隙率和电导率有较大影响,因此在制备LSCF-SDC复合阴极时要选择SDC的相应含量。
        络合剂和分散剂是影响LSCF-SDC复合阴极上SDC纳米颗粒的大小和分布的重要因素之一。Lou[16-17]等研究认为,添加乙醇等有机溶剂可以提高浸渗溶液在LSCF表面的润湿性,有助于纳米粒在LSCF表面均匀分散。采用合适的络合剂和分散剂可以使SDC纳米晶粒大小均一且分布均匀。不仅如此,在选择中还要求试剂的浓度配比要合理适当。在聂丽芳[12]的研究中,按照物质的量之比称取Sm(NO3)•6H2O和Ce(NO3)•6H2O,溶解在丙醇和水的混合溶剂中(丙醇与水的质量比为0.6∶1),溶液的浓度为0.25 mol•L-1。溶液中分别加入甘氨酸络合剂剂。以聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂,在溶液中形成均一稳定物相,使得SDC纳米颗粒在LSCF表面均匀分散,有效防止了颗粒的聚集。
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