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摘要围内,材料的相对密度与氧化钇的添加量成反比。其中在℃下保温∈制得的氧化钇含量为。%的试样具有最高的致密程度。而相同烧结固体氧化物燃料电池,且恢纸剂掀逵胙气通过电化学反应获取电能的装置。因其具有转换效率高、环境友好、燃料适应性较强珻剂系和应用范围广泛等优点,是新一代绿色能源。固体氧化物燃料电池堆主要分为管式、平板式、瓦楞式和扁管式四种结构类型。其主要部件由电解质、阴极、阳极和连接材料四大部分构成。为了使电解质材料获得足够高的离子电导率,固体氧化物燃料通常在娴母呶孪鹿ぷ鳌因此,对其部件材料的选择和使用提出了严格要求。开发成本低、性能优异的电池材料成为桃祷媪俚墓丶际跆粽健1韭畚囊匝趸脱趸婊材料为研究对象,重点探讨氧化物添加对材料制备及性能的影响。本论文的第一章对固体氧化物燃料电池的历史、运行原理和电池堆结构进行了简要的背景介绍。并分别列举了用于电解质、阴极、阳极和连接材料的主流化学材质,对现有部分制备技术和材料性能研究成果进行了总结。论文的第二章以全稳定的氧化钇掺杂氧化锆J匝槎韵螅票噶搜化钇含量为サ牡缃庵什牧稀Q芯拷峁砻鳎嬷辽战嵛露确制度下,氧化钇含量为.%的试样经由交流阻抗谱分析,在下达到了淖艿绲甲畲笾怠W髡呷衔8貌牧系绲悸实谋浠俏⒐劢构和氧化钇掺杂浓度共同作用的结果。为模拟实际运行状态,对试样进行了至∈钡乃壤匣馐浴>涣髯杩蛊追治龊蠓⑾郑惺匝嬖诓煌度的电学性能衰退。对和的电导率数据拟合结果表明,衰减曲线符合一阶单因素衰减方程。根据计算,,第三章以为基体,采用添加微量氧化物烧结助剂的方式对其进行性能改进。试验证明粒径为的氧化铝颗粒可以有效促进的烧结,并将烧结温度由℃降至℃。馐越峁允荆加サ难趸凉倘芙隮的晶格。此外,研究发现掺杂试样的抗折博士学位论文.
镍的利用率。通过次浸渍后的试样可以达到与固相混合法相同的电导率水平,但是氧化镍的使用量仅为刚.%。在第五章中,作者对另一普遍使用的中温电解质材料——氧化钇稳定氧化铈的相互作用发生变化。在此基础上对经典阿伦纽斯方程进行修正,通过引入温度摘要强度均得到了不同程度的提高,在本试验条件下,试样的抗折强度与氧化铝含量成正比。这是由于氧化铝的加入促进了烧结和并抑制了氧化锆晶粒的过度生长。结合交流阻抗谱分析,由于晶粒和晶界电导同时达到局部最大值,.被确定为最佳添加范围。由于固体氧化物阳极制备过程中,通常采用向金属中加入电解质材料的方法平衡热膨胀系数并扩大电化学反应三相界面的范围。因此在第四章中,氧化铝含量为サ腨被作为第二相与氧化镍混合以制备具有高强度,高电导率和低成本的多孔金属陶瓷材料。本章对两种不同的制备工艺,传统固相混合法和浸渍法,进行了多方面的研究和比较。结果显示,对于传统固相混合法,氧化镍的最佳添加量在.%左右;电子电导率随着金属陶瓷的烧结温度上升而提高。另一方面,作为一种改良的成型工艺,浸渍法可以有效地提高阳极材料中的辛搜芯俊...%氧化锌作为烧结助剂被加入以促进瓷的致密化过程。试验表明,氧化锌可以显著加速材料的烧结过程,将烧结温度由通常的℃降至℃。觳夥⑾郑趸吭赮中的固溶极限约为ァ分析结果指出,超过固溶极限继续添加,氧化锌将形成第二相,并于材料表面形成特殊的分层结构。电学性能分析显示,氧化锌添加量在固溶极限附近为最优值。在℃下烧结的氧化锌含量为サ腨与在℃下烧结致密的未添加试样相比具有非常接近的电导率值。其微小的差距被认为与氧离子与其周围带电的取代原子形成的缺陷缔合有关。在第六章中,揭示了普遍存在于萤石型固体电解质中的非阿伦纽斯电学行为,即在宽温度范围内材料的电导率与温度的关系在不同程度上偏离经典阿伦纽斯方程。作者提出一个基于材料亚晶格状态转变观点的假设。假设认为,在萤石型固体电解质中,存在一状态转变温度。以此温度点为界限,载流子与周围环境常数,描述了这类非阿伦纽斯行为。试验数据与修正公式计算结果吻合度均良好。关键词:固体氧化物燃料电池氧化锆氧化铈电解质
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目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章氧化钇添加对氧化锆电解质性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯——电化学交流阻抗谱的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯.论文目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯