2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要固體電解質(zhì)是固體氧化物燃料電池( S o l i dO x i d e F u e lC e l l ,S O F C ) 的重要組成部分之一,其在很大程度上決定S O F C 的操作溫度。C e 0 2 基電解質(zhì)作為中溫固體氧化物燃料電池最有希望的電解質(zhì)材料之一,其具有較高的離子電導(dǎo)率和較低的電導(dǎo)激活能。但C e 0 2 基電解質(zhì)主要缺點(diǎn)是在1 5 0 0 ℃下很難致密化,同時(shí)高溫?zé)Y(jié)又大大增加C e 0

2、2 基電解質(zhì)的制造成本。過(guò)渡金屬氧化物作為燒結(jié)助劑可以降低材料的燒結(jié)溫度,改善C e 0 2 基電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。而多晶C e 0 2 基電解質(zhì)材料的晶界處會(huì)聚集很多雜質(zhì)S i 相,將會(huì)對(duì)電導(dǎo)性產(chǎn)生不利的影響。添加晶界改善劑能明顯提高C e O :基電解質(zhì)材料的導(dǎo)電性。同時(shí),堿土金屬與稀土金屬共摻的C e 0 2 基電解質(zhì)中氧空位的濃度增加,進(jìn)而可以導(dǎo)電的氧離子數(shù)目增加,樣品的導(dǎo)電性增加。本文以M g O 和N d 2 0 3共摻雜C

3、e 0 2 ( N M D C ) 為研究體系,確定出堿土金屬的最佳摻雜比例;同時(shí),對(duì)添加過(guò)渡金屬氧化物改善非純N M D C .S i 0 2 體系的電導(dǎo)性也有一定的研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:采用溶膠一凝膠法制備c e o .8 N d o .2 .x A e x 0 2 .6 ( x ,摩爾分?jǐn)?shù)) 高純和非純C e o 8 N d 0 .2 - x A e 。0 2 .6 0 .1 %( w ) S i 0 2 + x M O

4、 s ( w ,質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 。x 一射線衍射( X R D ) 幣D 場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡( F E —S E M l 測(cè)試其結(jié)構(gòu),交流阻抗譜測(cè)試導(dǎo)電性能。結(jié)果表明:( 1 ) C e o 8 N d 0 .2 .,M g x 0 2 .5 ( x = 0 ,O .0 5 ,O .1 0 ,O .1 5 ,0 .2 0 ) 系列樣品均呈現(xiàn)立方螢石結(jié)構(gòu),當(dāng)X0 .1 0 時(shí)出現(xiàn)雜質(zhì)相。F E .S E M 測(cè)試表明少量M g O 的添加可降低樣

5、品的孔隙率,有效的提高樣品的致密度;而M g O 含量較多時(shí),孔隙率增大,不利于致密性的提高,因而不利于導(dǎo)電性的提高。樣品c e o .8 N d o ,l M 銣.1 0 2 - s具有最小的晶界電阻和總電阻、相對(duì)較小的總電導(dǎo)的活化能,因而其具有最大的總電導(dǎo)率。c e o 8 N d o 2 .x M g 。0 2 .6 樣品中M g 的最佳摻雜量為x = 0 .1 0 ,即N d 和M g 的最佳比例為1 :1 。( 2 ) C e

6、 o .8 N d o .1 A e o .1 0 2 .6 ( A e = M g 、C a 、S r ) 樣品都呈立方螢石結(jié)構(gòu),沒(méi)有其他雜質(zhì)相存在。F E —S E M 測(cè)試表明,C a O 的添加導(dǎo)致樣品孔隙度升高,致密度降低,因而電導(dǎo)率降低;S r O 的添加促進(jìn)晶粒生長(zhǎng),有助于樣品的燒結(jié),但樣品晶粒尺寸分布不均勻。樣品c e o .8 N d 0 .1 M g o .1 0 2 .6 具有最小的晶界電阻、總電阻和相對(duì)較小的總電

7、導(dǎo)活化能,因而其具有較大的總電導(dǎo)率。( 3 ) 非純C e o .8 N d o .1 M g o .1 0 2 .6 - S i + x M O 體系的樣品都是立方螢石結(jié)構(gòu)。F E —S E M 測(cè)試表明Z n O 或F e 2 0 3 均能促進(jìn)晶粒的增長(zhǎng),使樣品更加致密,進(jìn)而降低燒結(jié)溫度。樣品C e o .8 N d ol M g o 1 0 2 - 6 - S i 具有最小的晶界電導(dǎo)和總電導(dǎo),添加的Z n O 或F e z 0 3

8、 對(duì)于晶界處的雜質(zhì)硅起到有效的清除或抑制作用,能有效改善其晶界電導(dǎo)率,進(jìn)而提高總電導(dǎo)率。關(guān)鍵詞:固體氧化物燃料電池固體電解質(zhì)共摻氧化鈰 電導(dǎo)率長(zhǎng)春工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文c o n d u c t i v i t y .T h e b e s t d o p i n g a m o u n t o f M g Oi s X = 0 .1 i n t h e s a m p l e o fC e 0 .s N 山.2 - x M :&0 2

9、—8 ,t h a ti s t os a y , t h e b e s tp r o p o r t i o n o f M g a n d N d i s 1 :1 .( 2 ) T h e s a m p l e s o f C e 0 .s N d o .t A e 0 .1 0 2 .6 ( A e = M g 、C a 、s t ) p r e s e n tc u b i c f l u o r i t es 仃u c

10、n l r ea n d t h e r e i sn oo t h e r i m p u r i t yp h a s e .T h e t e s to f F E —S E M s h o w s t h a tt h ea d d i t i o no f C a O r e s u l t si nt h ei n c r e a s i n go f p o r o s i t y a n d t h ed e c r e

11、 a s i n g o f d e n s i t y , w h i c h l e a d t ot h el o w e r c o n d u c t i v i t y ;t h ea d d i t i o n o fS r O r e s u l t si np r o m o t i n g t h eg r o w t ho fg r a i ns i z ec o n t r i b u t i n gt ot h

12、 es i n t e r i n go f s a m p l e ,b u tt h ed i s t r i b u t i o no f g r a i n s i z ei sn o n u n i f o r m .T h es a m p l eo fC e 0 .s N d o .1 M g o .1 0 2 .6h a st h es m a l l e s tg r a i nb o u n d a r yr e s

13、 i s t a n c e ,t o t a lr e s i s t a n c ea n dr e l a t i v es m a l lt o t a l c o n d u c t a n c e a c t i v a t i o n e n e r g y , w h i c hm a k ei t h a v et h e l a r g e s te l e c t r i c a lc o n d u c t i

14、v i t y .( 3 ) T h es a m p l e so f C e 0 .8 N d o .1 M g o .1 0 2 .6 一S i + x M O p r e s e n tc u b i cf l u o r i t es t r u c t u r e .T h et e s to f F E ·S E Ms h o w s t h a tt h ea d d i t i o no f Z n O o

15、rF e 2 0 3c a n p r o m o t et h eg r o w t ho f g r a i na n d d e n s i t y , w h i c h m a k e t h e s i n t e r i n g t e m p e r a t u r e d e c r e a s e 。T h e s a m p l e o fC e o .s N d o .1 M g o .] 0 2 4 - S i

16、h a s t h es m a l l e s tg r a i n b o u n d a r yc o n d u c t i v i t y a n d t o t a lc o n d u c t i v i t y .T h e a d d i t i o no fZ n O o rF e 2 0 3C a l lr e m o v e o ri n h i b i tt h ei m p u r i t yo fs i l

17、 i c o ni nt h eg r a i nb o u n d a r y , w h i c hc a ni m p r o v et h e g r a i n b o u n d a r yc o n d u c t i v i t y e f f e c t i v e l y , w h i c h c a ni n c r e a s e t h e t o t a l c o n d u c t i v i t y

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