納米CeO-,2-基固體電解質(zhì)的制備與性能研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是21世紀(jì)公認(rèn)的一種潔凈、無污染、高效的能源系統(tǒng)，其中固體氧化物電解質(zhì)(氧離子導(dǎo)體)是其重要核心組成部分。CeO2基固體電解質(zhì)由于具有比ZrO2基固體電解質(zhì)更高的離子電導(dǎo)率而成為潛在的中溫固體電解質(zhì)材料。但是，CeO2基電解質(zhì)材料仍然存在一些缺陷，限制了其商品實(shí)用化。例如：CeO2基電解質(zhì)材料制備工藝復(fù)雜；高品質(zhì)陶瓷片燒結(jié)溫度較高。此外，CeO2基電解質(zhì)材料在中低溫區(qū)氧離子傳導(dǎo)率降低。因此迫切需要開發(fā)易加工

2、、中溫區(qū)具有良好電學(xué)性能的CeO2基電解質(zhì)材料。本論文的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面：
　　 本論文采用混合堿介導(dǎo)方法(CHM)制備了Ce1-xLnxO2-δ(Ln=Pr，Nd，Sm，Gd)(x=0.05～0.25)納米電解質(zhì)材料。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了性質(zhì)表征。XRD譜圖證明所得產(chǎn)物為立方螢石結(jié)構(gòu)。TEM圖像顯示Ce1-x(Nd/Pr)xO2-δ樣品

3、為納米粒子，Ce1-x(Sm/Gd)xO2-δ為納米顆粒。燒結(jié)溫度為1350-1400℃時(shí)，相對(duì)密度為80％左右。采用電化學(xué)阻抗譜(EIS)對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明Ce0.80Nd0.20O2-δ在中溫區(qū)具有較高的電導(dǎo)率，800℃空氣氣氛中，電導(dǎo)率達(dá)到4.1×10-2Scm-1，電導(dǎo)活化能為0.83eV。
　　 為了進(jìn)一步提高Ce1-xLnxO2-δ(Ln=Pr，Nd)電解質(zhì)材料的致密度和電學(xué)性能，我們采用相同的合成

4、路線制備了一系列稀土-過渡金屬雙摻雜的Ce1.x-yLnxCoyO2-δ(Ln=Pr，Nd)納米電解質(zhì)材料，并且對(duì)所合成產(chǎn)物的特征、性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。所合成的Ce1-x-yPrxCoyO2-δ與Ce1-x-yNdxCoyO2-δ樣品為納米棒和納米粒子。1400℃燒結(jié)樣品的相對(duì)密度可達(dá)到90％。800℃時(shí)，Ce0.78Nd0.2Co0.02O2-δ的電導(dǎo)率為0.10Scm-1。稀土-過渡金屬雙摻雜納米CeO2基電解質(zhì)比稀土單摻雜納米C