摻雜CeO-,2-基固體氧化物燃料電池關鍵材料的制備和改性研究.pdf

1、　　固體氧化物燃料電池(SolidOxideFuelCells，SOFC)是一種高效潔凈的能源裝置，被認為是21世紀的綠色能源。由于傳統(tǒng)的以釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)作電解質(zhì)的SOFC需要高溫操作，限制了SOFC的實際應用。因此，目前SOFC正向中溫化發(fā)展。實現(xiàn)中溫化主要有兩條途經(jīng)：一是尋找在中溫即具有高的氧離子電導率的新型電解質(zhì)，主要集中在具有鈣鈦礦結構的材料，如摻雜LaGaO3材料和具有螢石結構的摻雜氧化鈰材料(Dopedceria，

2、DCO)上；另一則是將電解質(zhì)層薄膜化。本論文主要研究了釤摻雜氧化鈰(SDC)電解質(zhì)的新型制備方法和性能，并對與之相適應的陽極材料的制備和性能進行了研究。　　采用常規(guī)固相反應法制備的SDC粉體，由于其燒結活性較低，通常需要在1600℃以上的溫度下燒結，才能獲得高致密度的電解質(zhì)材料。高溫燒結不僅消耗大量的能源，還降低了CeO2基電解質(zhì)與電極及其他電池材料共燒結的可能性，因為高溫會導致界面反應。由于通過“少量多元”的共摻雜，可以提高粉體的燒

3、結活性，降低電解質(zhì)材料的燒結溫度，因此本實驗嘗試采用凝膠輔助的固相反應法—凝膠澆注法來制備Al2O3與Sm2O3共摻雜的CeO2粉末，對粉體的相成分、粒度分布、燒結活性等進行測試分析。實驗研究結果表明，摻雜Al2O3的SDC電解質(zhì)粉體成相溫度低，干凝膠在600℃煅燒即可獲得均勻的具有螢石結構的粉體，而且粉體的粒度較小(40～50nm)，且粒度分布集中，粉末顆粒形貌基本呈球形，具有良好的燒結活性。1450℃燒結5h所得Al2O3-SDC電