一、Synthesis and Characterization of Solid Electrolyte Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)（论文文献综述）
张旸[1]（2021）在《对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究》文中进行了进一步梳理固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种将化学能直接转化为电能的能量转化装置,具有高效、清洁、全固态结构、燃料适应性广等优点,受到人们广泛关注。SOFC主要由致密电解质与多孔阴阳极组成,其中阴阳极的工作环境以及工作任务不同,通常选用不同材料。如果将一种材料同时作为SOFC阴阳极,即构建对称固体氧化物燃料电池（SSOFC）,将带来巨大优势。与传统SOFC相比,SSOFC可以简化制备工艺,降低生产成本,同时减少需要考虑的界面匹配问题。更重要的是,这种构型可以通过反转两极气体的方式氧化阳极积碳,并恢复因此导致的性能衰减。但想要找到一类既能在氧化与还原气氛中保持结构稳定,又具有良好催化活性的材料十分困难,目前仅有少数材料满足要求。锰基A位层状钙钛矿材料LnBaMn205+δ作为一类潜在的SSOFC电极材料备受关注。本论文以该材料为基体,通过第一性原理计算,从材料电导和催化角度考虑,筛选了A位镧系元素;进而通过B位不同种类元素的掺杂,控制材料的化学膨胀和催化活性,综合改善电极的电化学性能。首先对LnBaM2O5+δ（Ln=La,Pr,Nd,Sm,Gd,Y）进行第一性原理计算,研究不同镧系元素对材料晶胞参数、结合能及电子结构的影响,将材料的电子结构特征与材料的电导性质及催化活性相关联,为A位镧系元素的选择提供理论依据。Ln=Sm,Gd这两类材料热力学稳定性最好,Ln=Pr,Nd,Sm这三类材料的电学和催化活性具有潜在优势。综合考虑,选择Sm作为A位元素。研究了 SmBaMn2O5+δ在不同气氛及温度下的结构演变特性及氧含量变化,表征了材料在不同气氛中的电导率及材料对氢气与空气的催化活性,并研究了对称全电池在不同温度下的输出功率特性。研究结果表明,SmBaMn2O5+δ在较宽氧分压下保持层状钙钛矿结构,在氧化和还原气氛下均具有较高电导率,合适的热膨胀系数以及良好的催化活性,在900℃氢气与空气中的极化阻抗分别为0.314,0.066 Ω cm2。以 SmBaMn2O5+δ为对称电极的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）电解质（～300μm）支撑 SSOFC 在 900℃时的最大功率密度达到565 mW cm-2,阳极浸渍15 wt%Co-Fe合金作为催化剂后可达 782 mW cm-2。为减小材料化学膨胀,选择金属氧键强较强的Mg/Ti取代部分Mn,通过减小非化学计量氧含量变化,显着降低材料化学膨胀,有效改善材料氧化还原结构稳定性,增强电极与电解质膨胀匹配性。还原态与氧化态SmBaMn1.9Mg0.1O5+δ的质量差比SmBaMn2O5+δ小28%,还原/氧化过程的化学膨胀比SmBaMn2O5+δ分别小21%与39%。SmBaMn1.9Ti0.1O5+δ对称电池经历数次氧化还原循环时,因气氛变化导致的欧姆阻抗增长量较小。Mg,Ti掺杂并未严重恶化其催化活性,以Mg掺杂、Ti掺杂材料为对称电极组装的LSGM电解质（～300 μm）支撑SSOFC在900℃时的最大功率密度分别为596,603 mW cm-2,同时表现出可观的短期稳定性及抗热循环性能。为进一步改进对称电极材料的催化活性,构建了 A位缺位、B位掺杂Co的（SmBa）0.9Mn1.8Co0.2O5+δ,材料在还原气氛中原位析出金属Co纳米颗粒,氧化后转变为纳米Co3O4。该材料展现出优异的氧表面交换能力与杰出的催化活性,在900℃氢气与空气中的极化阻抗分别为0.214,0.039Ωcm2。阴阳极电极反应机理的系统研究表明,氢解离过程与电荷转移过程分别为阳极、阴极反应的主要限速步骤,阳极Co的存在主要促进了氢的解离过程,阴极Co3O4的存在同时促进了氧的电荷转移过程及氧气吸附解离过程。以（SmBa）0.9Mn1.8C00.2O5+δ为对称电极组装的LSGM电解质（～300 μm）支撑SSOFC在900℃时的最大功率密度可以达到712 mWcm-2,输出功率特性相比于其他材料体系更为优越,表明该材料是一种非常具有发展前途的SSOFC电极材料。
王玥[2]（2021）在《固体氧化物电池的纳米电极制备与性能研究》文中研究表明固体氧化物电池（Solid Oxide Cell,SOC）是一种能量转换陶瓷器件,可以在高温下实现燃料化学能与电能之间的相互转换;其工作模式分为燃料电池发电模式（Solid Oxid Fuel Cell,SOFC）和电解池模式（Solid Oxid Electrolysis Cell,SOEC）。在SOFC模式下,电池直接利用氢气、天然气等燃料来发电,既高效又清洁;在SOEC模式下,电池可以与可再生能源技术相结合,利用富余电力来电解H2O或CO2以生产合成气,并进一步通过费托反应来制备燃料或高附加值化学品。降低电池工作温度是SOFC的重要发展趋势。但是,随着工作温度的降低,电池的欧姆阻抗和界面极化阻抗都会明显增加,导致电池输出功率的下降。欧姆阻抗主要取决于电解质材料的电导率和电解质隔膜的厚度,采用高电导率的电解质材料和薄膜电解质可以降低电池在低温下的欧姆阻抗。界面极化阻抗主要与电极的催化活化相关,增大电极反应面积可以显着降低界面极化阻抗,因此,本论文将设计纳米尺度的SOFC电极,系统研究纳米电极的化学组成与形貌对其催化活性和电池性能的影响,分析纳米电极在碳氢燃料中的抗积碳性能。另外,CO2的热力学稳定性和动力学惰性导致其高温电解性能较差,迫切需要发展低成本、高催化活性、在高电解电流密度下可长期工作的新型阴极材料,因此,本论文也将开发纳微尺度的新型SOEC阴极,分析CO2电解机理,通过阴极组成和纳微结构优化来提升SOECs的电解性能。主要研究内容如下:1.采用水热法合成Ce0.8Ln0.2O2-δ（Ln=Sm,Gd,Pr）纳米棒,通过掺杂镧系金属离子来调节氧化铈纳米棒的表面氧空位浓度,从而调控其作为SOFC阳极在低温下对H2和C3H8电氧化反应的催化性能。氢气程序升温还原、UV-Raman和XPS分析表明,镧系金属离子的掺杂增加了CeO2-δ中的氧空位浓度和表面活性氧物种,其表面氧化还原活性按以下顺序增加CeO2-δ<Ce0.8Pr0.2O2-δ<Ce0.8Gd0.2O2-δ<Ce0.8Sm0.2O2-δ。以Ce0.8Sm0.2O2-δ、Ce0.8Gd0.2O2-δ和Ce0.8Gd0.2O2-δ为阳极的单电池在600℃和氢气燃料条件下的峰值输出功率分别是0.63、0.52和0.46 W cm-2,而在丙烷燃料中的峰值输出功率分别是0.17、0.19和0.23Wcm-2。Ce0.8Ln0.2O2-δ的催化氧化反应活性的大幅提升主要与纳米棒的表面还原性质、表面氧空位的浓度和键合羟基的强弱有关。2.采用水热法合成Ni2+掺杂CeO2-δ纳米棒(Ce1-xNixO2-δ),并研究其作为低温SOFC阳极的催化性能。研究发现,在600℃和H2条件下,Ce1-xNixO2-δ纳米棒表面析出少量直径为11nm的Ni金属颗粒,析出的纳米镍颗粒促进了氧化铈表面晶格氧的脱出反应。对称电池的阻抗谱研究结合弛豫时间分布（DRT）分析表明,Ni2+含量的增加可以促进H2在Ce1-xNixO2-δ纳米棒表面的解离吸附。在600℃下,以Ce0.9Ni0.1O2-δ和CeO2-δ纳米棒为阳极的单电池在97%H2-3%H2O中的峰值输出功率分别为820和442 m W cm-2,在68%CH3OH-32%N2中的峰值输出功率则分别为598和331 m W cm-2。另外,在低温电解水方面,Ce0.9Ni0.1O2-δ为阴极的电解池在1.3 V下产生0.42 A cm-2的电解电流,在SOFC模式和SOEC模式之间稳定工作。3.合成了双钙钛矿结构的La0.3Sr1.55Fe1.4Ni0.1Mo0.4O6-δ（LSFNM）阴极催化剂,研究其对CO2电还原反应的催化性能。研究发现,在800℃和H2条件下热处理后,少量Ni Fe合金纳米颗粒从LSFNM钙钛矿晶格中脱溶。与Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ（SFM）相比,LSFNM对CO2具有更强的化学吸附能力和更快的表面反应平衡,表面反应速率常数由1.83×10-4cms-1（SFM）增加到4.78×10-4cms-1（LSFNM）,显着加快了CO2的表面还原。在1.5 V和800℃的条件下,电解CO2的电流密度达到3.07Acm-2,较SFM燃料极电池提升了96.8%,DRT分析表明,Ni Fe颗粒的脱溶改善了材料表面对CO2的吸附活化能力。此外,100小时短期性能测试后,未产生积碳现象,稳定性较好,归因于原位脱溶的Ni Fe合金纳米颗粒及其与钙钛矿基底的相互作用。4.合成了系列LaxSr2-xFe1.4Ni0.1Mo0.4O6-δ（LxSFNM）氧化物,研究其作为SOEC对称电极的性能。当x≤0.3时,随着La3+含量的增加,材料的电导率、活性氧含量和对称电池性能都有不同程度的增加;而x≥0.4时,材料对称性和阳离子有序度的降低导致电导率和催化活性的下降。其中,L0.3SFNM材料表现出最优性能,作为电极催化剂的电解池在800℃、1.5 V工作电压下获得1.17Acm-2的电流密度,优于类似电解质支撑对称结构电解池的性能;因此,L0.3SFNM是一种理想的对称电极材料。
孟玉[3]（2021）在《中温固体氧化物燃料电池新型PrFeO3-基阴极材料的结构及电化学性能》文中指出中温固体氧化物燃料电池（500-800℃,IT-SOFCs）的商业化应用可很大程度上缓解世界范围内面临的能源危机和环境污染问题。随温度降低,阴极氧还原反应动力学显着下降,开发新型阴极活性材料和优化微观结构被认为是解决此问题的两种重要策略。ABO3型混合离子和电子导体（MIEC）具有很高的掺杂灵活性以及出色的催化活性,成为研究最广泛的阴极材料之一。同时,可通过添加第二相形成异质复合材料,弥补单相材料的不足,以达到性能优化的目的。本文采用溶胶凝胶法和固态混合法分别制备两种新型阴极材料Pr0.5Ba0.5Fe1-xNixO3-δ（x=0和0.2,简称:PBF和PBFN）阴极和Pr0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3-δ-Pr1.2Sr0.8Fe0.4Ni0.6O4+δ(PSFN113-214)异质复合阴极。系统的研究Ni掺杂对PBF阴极材料晶体结构、热膨胀行为、表面化学环境、微观结构和电化学性能的影响以及PSFN113-214异质材料界面的存在对其结构和性能的影响。结果表明:（1）Ni已成功掺入PBF的B位引起晶格收缩,PBF基阴极仍保持立方钙钛矿结构,具有良好的高温热稳定性,并与Ce0.8Gd0.2O1.9（GDC）电解质具有优异的化学兼容性和界面粘附性。Ni的成功掺杂使表面氧含量和晶格氧释放量增加,氧空位浓度增大,有利于ORR催化活性。同时,Ni掺杂使样品粒径增大,比表面积降低,降低ORR催化活性。700℃时,GDC电解质上的PBFN阴极的极化电阻（0.0726Ω·cm2）低于PBF（0.122Ω·cm2）,相应单电池的最大功率密度(0.529 W·cm-2)高于PBF(0.260W·cm-2)。80 h极化后,开路电压未发生明显变化,电池稳定性良好。PBFN优异的性能和杰出的稳定性,有作为IT-SOFCs阴极的潜力。（2）PSFN113显示出良好的正交晶钙钛矿型结构,PSFN214显示出典型的K2Ni F4型四方结构,高温煅烧后两相间未发生元素扩散现象,具有良好的化学稳定性。PSFN214与PSFN113混合形成异质结构,可提高氧空位含量,改善PSFN113的氧离子传输,提高比表面积。其中,当二者以5:5的质量比混合时,氧空位含量最高,比表面积最大,异质界面最大化。800℃时,PSFN113-214（5:5）的极化电阻值为0.029?·cm2,仅为PSFN113的24%和PSFN214的39%;相应单电池的最大功率密度为0.699 W·cm-2,高达PSFN113的1.44倍和PSFN214的1.24倍。100 h长期稳定性测试的电压衰减率仅为0.0352%h-1,具有长期运行的潜力。
郭霞[4]（2021）在《纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性》文中研究说明固体氧化物燃料电池（SOFC）是将燃料中的化学能直接转化为电能的一种零污染、全固态的可再生能源。其中电解质是SOFC的核心部件。Zr O2基固体电解质由于具有良好的化学稳定性、机械性能,优秀的耐氧化性和耐腐蚀性等优点被逐步推广应用于SOFC、传感器等领域。固体电解质的微观结构是影响氧离子电导率的关键因素之一。另外,高的烧结温度及工作温度是制约其推广的主要瓶颈,故调控微观结构、降低温度,提高其离子电导率,成为了制备中低温固体电解质的研究热点。本文采用SDS/C10H22O/H2O层状液晶为模板,以氯氧化锆为锆源,引入硝酸铋、硝酸钇制备YxZr1-xO2和BixY0.04Zr0.96-xO2粉体及固体电解质。利用偏光显微镜确定不同掺杂量的反应物对模板层状相结构稳定性的影响。基于稳定性模板,考察了硝酸钇、硝酸铋单掺及双掺的掺入量对所制备粉体晶型、粒度分布、形貌及固体电解质导电性的影响,确定固体电解质相对最佳导电性的适宜掺杂量。另外,研究了氧化铋为铋源制备出BixY0.07Zr0.93-xO2固体电解质的导电性能。利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、交流阻抗谱等手段对粉体的微观结构及固体电解质的导电性进行表征,研究结果如下:1、利用偏光显微镜观察加入5 mol/L氨水前后SDS/C10H22O/H2O层状液晶模板,确定模板的稳定性,结果表明掺杂量为3-7 mol%YxZr1-xO2、1-5 mol%BixY0.04Zr0.96-xO2及1-3 mol%BixY0.07Zr0.93-xO2的粉体均呈现出层状液晶典型的十字花纹织构。2、以硝酸钇、硝酸铋、氯氧化锆为原料,基于稳定性SDS/C10H22O/H2O层状液晶模板,700℃煅烧2 h制备出3-7 mol%YxZr1-xO2和1-5 mol%BixY0.04Zr0.96-xO2的粉体,结果表明,所有样品的晶型为四方相,形貌为单分散的类球形,平均粒径在15 nm以内。3、YxZr1-xO2和BixY0.04Zr0.96-xO2固体电解质分别在烧结温度为1200℃和1100℃烧结2 h获得。对于YxZr1-xO2固体电解质,硝酸钇掺杂量为4 mol%的离子电导率相对最佳,即3.26×10-6S/cm,相对应激活能为0.82 e V。引入Bi（NO3）3于YxZr1-xO2固体电解质,掺杂量为3 mol%的硝酸铋总离子电导率相对最佳,即7.41×10-5S/cm,且激活能最小为0.72 e V。对比发现,引入Bi（NO3）3后,同一制备条件下,烧结温度下调100℃时,其电导率与YxZr1-xO2相比提高一个数量级。4、以氧化铋、氧化钇、氯氧化锆为原料,相同条件下制备出BixY0.07Zr0.93-xO2固体电解质,结果表明氧化钇和氧化铋的适宜掺杂量分别为7 mol%、1 mol%。
郝熙冬[5]（2021）在《基于稳定氧化锆和新型氧化物敏感电极的固态电化学气体传感器研究》文中研究表明基于稳定氧化锆（YSZ）固体电解质和新型氧化物敏感电极的固态电化学气体传感器由于具有灵敏度高、选择性好和稳定性好等优点,在大气环境监测、汽车尾气检测、烟尘报警和医疗诊断等领域展示了良好的应用前景。本文通过新型氧化物敏感电极材料的开发、材料微纳结构的调控以及传感器结构的改良,开发了几种高性能YSZ基混成电位型气体传感器,并对传感器的敏感机理进行系统深入的研究,解决了传感器在特定领域应用时存在的检测范围窄、灵敏度较低、选择性和稳定性不足等瓶颈问题,探索了该类传感器在呼气分析诊断疾病领域的应用可能性,在一定程度上扩大其应用范围。具体研究内容如下:一、面向大气环境和工业废气排放监测等领域对SO2检测的需求,通过水热法制备了新型敏感电极材料Zn Ga2O4,与Pt参考电极组合构筑了YSZ基混成电位型SO2气体传感器。研究发现在测试高浓度SO2或长时间测试后,传感器的响应方向发生了翻转,严重影响其有效检测范围。通过对Zn Ga2O4和Pt电极EDS和XPS测试分析,发现在Pt电极表面存在大量S元素,生成了对SO2具有高电化学催化活性的硫化物Pt S,使Pt电极的电化学反应活性增强,导致混成电位升高,最终超过Zn Ga2O4电极,使传感器响应方向发生翻转。利用硫化增感现象,通过硫化在Pt电极上形成高电化学催化性能的Pt S敏感材料,研制出高性能SO2传感器,使其检测范围拓宽至0.05-500 ppm,并具有良好的稳定性。二、针对糖尿病呼气分析诊断的需求,开发了一系列高性能YSZ基混成电位型丙酮传感器。首先使用溶胶凝胶法制备了几种Mn基尖晶石型敏感电极材料AMn2O4（A=Co、Zn和Cd）,研究元素种类对电极材料电化学催化活性的影响;为了提升传感器灵敏度,利用同价和异价元素取代的方式分别开发了新型敏感电极材料Co1-xZnxFe2O4（x=0、0.3、0.5、0.7和1）和Sm2-xSrxNi O4（x=0.4、0.6和0.8）,发现取代后增强了敏感电极对丙酮的电化学催化能力,显着提升了传感器对丙酮的响应能力。（1）通过溶胶凝胶法制备了新型敏感电极材料AMn2O4（A=Co、Zn和Cd）,研究了不同A位元素对敏感电极电化学催化活性的影响。发现Cd Mn2O4电极对丙酮的电化学催化能力最强,基于Cd Mn2O4敏感电极的传感器对10 ppm丙酮的响应值最高。该传感器的检测范围为0.2-50 ppm,对0.2-1 ppm和1-50 ppm浓度范围丙酮的灵敏度分别为-8 m V/decade和-28 m V/decade,同时展现了快速响应恢复速度、良好的重复性和稳定性。（2）为了提高传感器的灵敏度,开发了尖晶石型敏感电极材料Co1-xZnxFe2O4（x=0、0.3、0.5、0.7和1）,着重研究了Co和Zn比例对敏感电极电化学催化能力的影响。结果显示,当Co和Zn的比例为1:1时,敏感电极材料对丙酮电化学催化能力最强,基于Co0.5Zn0.5Fe2O4敏感电极的传感器对5-100 ppm丙酮的灵敏度最高,为-63 m V/decade,对100 ppm丙酮的响应值高达-130 m V,检测范围为0.3-100 ppm,同时具有优异的重复性和耐湿性。（3）设计并制备了新型敏感电极材料Sm2-xSrxNi O4（x=0.4、0.6和0.8）,通过Sr元素取代一部分Sm元素,稳定了材料结构并引入了氧空位,提高了电极材料的氧离子迁移率,增强了其电化学催化活性。其中,基于Sm1.4Sr0.6Ni O4敏感电极的传感器对5 ppm丙酮的响应最高,检测下限可达到0.3 ppm。传感器对0.3-5 ppm和5-100 ppm浓度范围丙酮的灵敏度分别为-13 m V/decade和-55 m V/decade,该传感器兼具快速响应恢复能力和卓越的稳定性。三、为了解决所研制的丙酮传感器易受H2S影响,选择性不足的问题,提出了利用H2S敏感单元抵消H2S影响的提升选择性方案,构筑了新型组合电极结构传感器。通过溶胶-凝胶法成功制备了两种敏感电极材料Ni Al Ga O4和Sm1.2Sr0.8Co O4,由于Ni Al Ga O4和Sm1.2Sr0.8Co O4对H2S的电化学催化能力大致相当,且Sm1.2Sr0.8Co O4电极对丙酮的电化学催化能力远高于Ni Al Ga O4电极,使用Ni Al Ga O4和Sm1.2Sr0.8Co O4作为电极材料,开发了一种新型组合敏感电极结构的YSZ基气体传感器。该传感器对H2S基本没有响应,但对丙酮具有良好的敏感特性,其选择性得到了有效改善。四、面向安全监控和医疗诊断领域对低浓度H2S检测的需求,使用溶胶凝胶法制备了新型敏感电极材料La2Ni O4,构筑了高性能YSZ基H2S气体传感器,并着重研究了柠檬酸的浓度对La2Ni O4微纳结构的影响。结果显示,当加入的柠檬酸与金属离子比例为1:1时,La2Ni O4电极材料具有最大的孔体积。基于该敏感电极的传感器对0.5 ppm H2S的响应值最高,达到-55 m V,其检测下限达到0.02ppm,并且具有良好的重复性和选择性。为了缩短传感器的恢复时间,在恢复过程中施加一个温度为700°C、时间为60秒的短脉冲,将恢复时间由原来的20分钟缩短至150秒,且对传感器其他性能没有影响。五、使用所开发的YSZ基混成电位型气体传感器对健康人和糖尿病患者呼气进行初步检测分析,证明了所研制的传感器在呼气分析诊断疾病领域具有应用潜力。（1）基于Ni Al Ga O4和Sm1.2Sr0.8Co O4的组合敏感电极结构传感器对健康人和模拟糖尿病患者呼气具有截然不同的敏感特性,展示了其在呼气分析诊断糖尿病方面的应用潜力;基于Ni Al Ga O4敏感电极的YSZ基H2S传感器在700°C时同样能区分健康人和模拟口臭患者的呼气,表明其在诊断口臭患者病情方面具有良好应用前景。（2）利用基于Sm1.4Sr0.6Ni O4敏感电极的传感器检测不同血酮浓度糖尿病患者呼气中的丙酮浓度。结果显示,传感器对所有采集的患者呼气都具有快速稳定的响应,可以明确区分健康人和糖尿病患者。另外,通过分析得到了血酮浓度、传感器响应值和呼气中丙酮浓度的对应关系,初步实现了对酮症酸中毒糖尿病患者的诊断。
郭苗苗[6]（2021）在《Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究》文中指出具有混合离子-电子传导（MIEC）性质的钙钛矿氧化物是固体氧化物燃料电池（SOFC）的潜在阴极候选材料。钴基钙钛矿型阴极材料,对氧还原反应（ORR）表现出优异的电催化性能。但是,这些钴基阴极出现了化学稳定性差,与电解质材料的相容性差,易蒸发等缺点。因此,开发具有优良电催化活性无钴阴极是SOFCs实际应用的主要目标。近年来铁基氧化物由于低廉的成本和出色的电化学性能引起了极大的关注。本文对具有钙钛矿型结构的混合离子-电子导体（MIEC）Bi0.5Sr0.5FeO3-δ进行掺杂改性,将高价态阳离子Mo6+、V5+、W6+掺入B位,通过高温固相法分别合成了Bi0.5Sr0.5Fe1-xMOxO3-δ（BSFMx,x=0.025,0.05）,Bi0.5Sr0.5FeO3-δ（BSFVx,x=0.025,0.05 和 0.075）,Bio.5Sr0.5Fe1-xWxO3-δ（BSFWx,x=0.025,0.05,0.075和0.1）,借助X射线衍射（XRD）分析、热膨胀（TEC）分析、电导率测试、微观形貌（SEM）分析等表征手段对材料的物理和电化学性能进行研究。BSFMx、BSFVx和BSFWx材料都属于高价态掺杂,具有相似的性能,主要结论如下:（1）阴极材料都以Pm（?）m的空间群在单个立方结构中结晶,结构稳定。（2）阴极材料与电解质Ce0.9Gd0.1O1.95（CGO）之间不仅有优异的高温化学相容性,而且还有适宜的热膨胀系数,这保障了各部件在高温下的良好运行。（3）BSFMx、BSFVx和BSFWx阴极材料具有优异的电催化活性,比如在700℃时BSFM0.05的最低极化阻抗为0.12 Ω cm2,最大峰值功率密度为1.07Wcm-2;BSFV0.05的最低极化电阻为0.060 Ω cm2,最大功率密度为1.157Wcm-2。BSFW0.025最低极化阻值是0.060 Ω cm2,峰值功率密度可高达1.27Wcm-2。（4）抗CO2测试和ABE计算,可知BSFMx、BSFVx和BSFWx具有比母体材料Bi-（0.5）Sr0.5FexO3-δ（BSF）更好的CO2耐久性。（5）结合氧分压测试、DRT分析以及电容、频率计算,可得出这些氧化物的氧还原速控步骤是氧气的吸附和解离。
Sajid Rauf[7]（2021）在《设计面向低温固体氧化物燃料电池的高离子电导型半导体和异质结构电解质》文中认为低温固体氧化物燃料电池（LT-SOFC）与传统SOFC相比具有高能源转换效率、低污染和低成本的特点,被广泛认为是一种有前途的能量转换技术,可满足世界范围内对能源的需求。为了促进LT-SOFC的发展,开发在低工作温度下具有高离子电导的新材料至关重要。在本论文中,我们采用掺杂和异质复合的方法设计了几种有潜力的半导体氧化物作为电解质材料,以获得高离子电导率,使SOFC在低温下成功运行。在论文的第一部分中,我们制备了Ba Co0.2Fe0.3-xCexTm0.1Zr0.3Y0.1O3-δ[x=0.1-0.2],Sr0.5Pr0.5Fe0.4-xMgxTi0.6O3-δ[x=0,0.1-0.2]和Sr0.1TmxCe0.9-xO2-δ[x=0.1]三种单相半导体,并从物相、表面形貌,微观结构和X射线光电子能谱（XPS）方面对这些材料进行了表征。进一步地,我们将材料用作LT-SOFC电解质对其电学和电化学特性进行了研究,例如氧离子和质子电导率、电化学阻抗谱分析和燃料电池性能评估。研究结果发现,Ba Co0.2Fe0.1Ce0.2Tm0.1Zr0.3Y0.1O3-δ、Sr0.5Pr0.5Fe0.2Mg0.2Ti0.6O3-δ和Sr0.1Tm0.1Ce0.8O2-δ分别在530、520和550 oC获得了0.193、0.123和0.13 S cm-1的高离子电导率,这主要是通过掺杂引入大量的氧空位而导致的。此外,掺杂手段也促进了Ba Co0.2Fe0.1Ce0.2Tm0.1Zr0.3Y0.1O3-δ、Sr0.5Pr0.5Fe0.2Mg0.2Ti0.6O3-δ和Sr0.1Tm0.1Ce0.8O2-δ燃料电池的性能,使三种电池的输出功率分别在530、520和550 oC达到的0.873、0.8和0.682 W cm-2。在此基础上,我们提出了能带结构和内建电场（BIEF）机制来解释Ba Co0.2Fe0.1Ce0.2Tm0.1Zr0.3Y0.1O3-δ、Sr0.5Pr0.5Fe0.2Mg0.2Ti0.6O3-δ和Sr0.1Tm0.1Ce0.8O2-δ的电荷传输行为,并验证了电池种肖特基结（SJ）的形成,发现结效应有助于载流子分离,可抑制电子在阳极/电解质界面的传导并促进氧离子和质子从电解质中流向电极。这些结果表明,掺杂方法可有效将单相电半导体调制成可应用于LT-SOFC的优良离子导体。在论文的第二部分,我们进一步将典型的离子导体Sm0.2Ce0.8O2-δ（SDC）和Ca0.04Ce0.80Sm0.16O2-δ（SCDC）分别引入到Co掺杂Zn O和Ba0.5Sr0.5Co0.1Fe0.7Zr0.1Y0.1O3-δ两种半导体中构建异质结构。所开发的Co0.2Zn0.8O-SDC和Ba0.5Sr0.5Co0.1Fe0.7Zr0.1Y0.1O3-δ-SCDC异质结构材料被用作LT-SOFC电解质,分别在550和520 oC下展现了0.928和0.9W cm-2的燃料电池输出功率。此外,Co0.2Zn0.8O-SDC和Ba0.5Sr0.5Co0.1Fe0.7Zr0.1Y0.1O3-δ-SCDC两种异质结构的形成获得了更高的离子电导率,分别在550和520 oC下达到0.24和0.22 S cm-1。我们对所合成的材料进行了表征,以分析其晶体学、形貌、元素分布、微观结构特性以及X射线光电子能谱。XPS分析详细的研究了材料的电荷转移机理,并证实了了界面处氧空位的形成。此外,对电化学性质的研究表明异质结构材料中异相界面传导在快速离子运输中起着至关重要的作用。在物理分析的基础上,我们对器件的能带结构和肖特基结进行了研究,以深入地说明异质结构材料中电荷分离和电子阻隔的机制,这有助于提升燃料电池的性能。需要指出的是,我们所制备的半导体氧化物和异质结构材料能获得比传统电解质更高的离子电导率,例如,与传统电解质YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）的离子电导率(在1000 oC下高于0.1 S cm-1)以及SDC（氧化衫掺杂氧化铈）在800 oC的离子电导率相比,单相半导体的离子电导高于0.1 S cm-1,异质结构材料的离子电导更是高于0.2 S cm-1。本论文开发掺杂半导体和半导体异质结构的目的是在半导体材料中创造更多的氧空位、调整能带结构并形成多种不同类型的半导体结,如SJ、pn体异质结（BHJ）和半导体-离子导体结。根据所提出的机制,我们发现氧空位在掺杂半导体和异质结构中有利于快速的离子传导。同时,我们发现所制备的半导体电解质材料被证实在微观颗粒处形成np-BHJ,并在电池的阳极/电解质界面处形成SJ。这些半导体结的形成在掺杂半导体和异质结构电解质中有助于避免器件的短路,并在低工作温度下促进离子的传输。本论文的研究结果成功地证明了掺杂和异质结构手段可有效地调整半导体的能带结构和能带排列,基于这种效应,内建电场可以有效促进颗粒/晶粒界面处离子的快速传输。因此,本论文所设计的单相半导体掺杂材料及其异质结构材料为改善电解质离子特性和优化LT-SOFC性能提供了新的策略。
常希望[8]（2021）在《固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计》文中提出固体氧化物燃料电池（SOFC）具有全固态结构、可使用碳氢燃料、综合转化效率高等优势,在众多新能源设备中得到了特别的关注,已部分应用于分布式电站中。然而,较高的工作温度带来了一些问题,如设备老化较快,密封困难等,碳氢燃料的使用,引起了阳极碳沉积、硫中毒等问题,此外还有阴极CO2中毒等问题。SOFC已经进入实用化阶段,不仅需要对单一材料进行优化,而且需要阳极,阴极和电解质各部件之间配合,这就是燃料电池的整体优化设计的问题。本文针对三大类关键材料的综合性质与成份规律进行了系统的研究。根据大数据统计结果显示,金属氧化物是目前最受关注的阳极金属催化剂相关材料体系,通过第一性原理计算,研究了多种金属元素在高温、强还原性气氛等阳极工作条件下的状态及其与关键性能的关系,并通过实验数据分析,确定了以NiO-CoO为中心优化区域,通过理论计算,分析了其形成的本质原因应该是能隙及体模量都处于适中偏低的范围;SrBO3系列钙钛矿结构材料可作为阴、阳极材料,也很引人注目,B位元素对结构稳定性的影响值得研究,通过量子力学总能量比较,以及结合实验大数据分析,确定了B位元素成份中以Mo-Fe-Co为中心的三类优化区域,理论计算结果也揭示出典型体系的电学性能差异是这一区域形成的内在原因,即氧空位形成能及离子迁移能较低,以及具有较小的能隙等;再者,以电解质材料为研究对象,对结构不同的电解质材料“基因”规律进行了研究,采用大数据分析了禁带宽度与稳定性的关系,利用理论计算分析了电子结构与离子迁移能力的关系,以这两种关系为基础,得到了 CeO2,ZrO2及镓酸镧等五种不同结构、不同成份的体系之间稳定性及关键性能的相对趋势,并对其内在原因进行了探讨。此外,还对LaSrCoO4及PrBaMn2O5两类性能表现良好的阴极材料的氧离子传输机理进行了研究,分析了不同结构对离子迁移性能的影响。通过以上对不同材料由不同研究模式所得的材料规律初步探索,我们总结得出:SOFC各材料的稳定性与功率相互制约,整体优化的基本模式是围绕着材料稳定性与综合性能的关系进行研究,所得到的三个材料规律是SOFC目前丰富的材料研究经验中精华的反映,也是燃料电池整体优化设计的理论依据,利用这些规律,本文讨论了燃料电池整体优化的基本原则,为SOFC关键材料的研究提供了较为现实的新的理论思路。
庞姝彤[9]（2021）在《铋掺杂La2CuO4的高温电化学性质研究》文中进行了进一步梳理中温固体氧化物燃料电池有环境友好,能量转化效率高的优点,因此引起了研究人员的关注。SOFC的重要组件部分之一是阴极材料,本论文采用类钙钛矿氧化物La2Cu O4为研究对象,利用Bi和Sr元素对La位进行掺杂,并通过与电解质Sm0.2Ce0.8O1.9复合等方式对阴极电化学性能进行改性。采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备了La2-xBixCu O4（x=0,0.05,0.1）系列材料。XRD测试显示,铋的掺杂导致La2Cu O4空间群Fmmm变为I4mmm,该材料热膨胀系数与SDC电解质相匹配。La1.9Bi0.1Cu O4阴极在700 oC下极化电阻为0.259Ωcm2。最大峰值功率密度为308 m W cm-2。采用机械混合方式制备了La1.9Bi0.1Cu O4-Sm0.2Ce0.8O1.9复合阴极,结果表明SDC的掺入降低材料的热膨胀系数。复合阴极极化电阻降为0.164Ωcm2。最大峰值功率密度为350 m W cm-2。采用甘氨酸-硝酸盐法制备了La1.7-xBixSr0.3Cu O4（x=0,0.05,0.1）一系列阴极材料。XRD物相分析表明空间群为I4mmm。La1.6Bi0.1Sr0.3Cu O4在700 oC下极化电阻为0.65Ωcm2。最大峰值功率密度为196 m W cm-2。引入SDC形成复合阴极,结果证实SDC的掺入能够降低材料的热膨胀值。复合阴极的极化阻抗值减小至0.23Ωcm2,最大峰值功率密度为300 m W cm-2。
万艳红[10]（2021）在《固体氧化物燃料电池钙钛矿氧化物电极材料的设计与性能研究》文中认为固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种能够将储存在燃料中的化学能直接转化为电能的全固态能量转换装置,具有转换效率高、清洁无污染的优点。传统的SOFC的工作温度较高,一般在800～1000℃,高温操作带来了诸多问题,同时也对电池材料提出了苛刻的要求。因此,降低SOFC的工作温度是促进其商业化进程的重要手段。然而,降低温度会导致整个电池电化学性能的急剧下降,这主要是由于温度降低造成空气极材料催化活性下降。因此,需要开发和设计具有高氧还原催化活性的空气极材料。另一方面,碳氢燃料具有能量密度高、来源广的优点,是SOFC商业化发展的理想燃料,但是传统的Ni基燃料极在使用碳氢燃料时存在严重的积碳问题,限制了其在SOFC中的应用。钙钛矿氧化物燃料极由于具有优异的抗积碳和硫中毒性能而备受关注,但是相比于Ni基燃料极,这些钙钛矿氧化物的电导率和催化性能有待提高。因此,针对SOFC中、低温化和燃料多样化对电极材料的迫切要求,本论文开发和设计了高性能的钙钛矿电极材料,以获得高效、稳定的SOFC。本论文的工作主要分为两部分,第一部分基于SOFC中、低温化导致空气极催化活性降低的问题,以PrBaCo205+δ（PBC）钙钛矿氧化物为对象,通过研究复相电极三相界面的氧还原动力学和氟阴离子掺杂来提升空气极材料的氧还原催化性能;第二部分针对传统Ni基燃料极积碳问题,以钙钛矿氧化物燃料极为基体,通过铋的A位掺杂和Ni纳米颗粒原位脱溶的方法来改善其燃料氧化催化活性。第一章为绪论,简要介绍了 SOFC的工作原理以及影响电池性能的主要因素,总结了典型的SOFC电解质、燃料极和空气极的材料与性能,同时简述了 SOFC未来发展趋势以及对电极材料的要求,最后提出本论文的立题依据和研究内容。第二章主要研究了Sm0.2Ce0.801.9（SDC）的加入对PBC性能的影响。PBC具有较高表面交换系数kchem和体扩散系数Dchem,但是其热膨胀系数较高,与电解质的热匹配性差。SDC的添加一方面可以增强PBC与电解质的热匹配性,另一方面也增加了三相线长度,因而增强了氧还原催化活性。本章采用电导弛豫法表征不同比例PBC-SDC复相样品的氧还原动力学,研究发现,对于PBC-SDC复相而言,氧还原反应既可以发生在PBC-气相两相界面（2PB）,也可以发生在PBC-SDC-气相三相界面（3PB）,但相比于2PB,氧还原反应更容易发生3PB处。当复相样品中SDC的含量为60 wt.%时,600℃下,kchem和Dchem的提升因子分别为3.06和3.37,同时,3PB处反应的贡献率高达80%以上。此外,对称电池在700℃的极化阻抗由单相PBC的0.281Ωcm2降低至PBC-60 wt.%SDC的0.107Ωcm2。第三章针对PBC热膨胀系数较高的问题,提出了另一种方法降低PBC热膨胀系数的方法,即氟阴离子掺杂。采用燃烧法制备PrBaCo205+δFx（x=0,0.1,0.2）样品,研究氟掺杂对PBC热膨胀行为、电导率、氧传输性能和电化学性能等的影响。研究发现氟掺杂使PBC的热膨胀系数从24.03×10-6K-1降低至16.78×10-6K-1,对称电池在200～800℃之间的热循环稳定性提高了约3.0倍。此外,氟掺杂也明显提升了 PBC的氧传输性能和电化学性能。第四章针对La0.75Sr0.25Cr0.5Fe0.5O3-δ（LSCrF）燃料极材料电导率低、催化性能差的问题,研究了铋的A位掺杂对LSCrF氧化物燃料极性能的增强效应。首先,铋在LSCrF中可以保持一种介于零价和正三价的中间价态,这种中间价态一方面提升了 B位元素Cr、Fe的价态,因而增加了材料的电子电导率;另一方面也增加了材料在空气、湿润氢气以及CO2/CO混合气氛下的氧空位浓度。其次,铋掺杂明显提升了 LSCrF的燃料氧化、氧还原和CO2还原催化性能。例如,10%铋掺杂的LSCrF使对称电池在800℃氢气下的极化阻抗降低了 60%,以铋掺杂LSCrF作为燃料极的单电池在氢气燃料中的最大功率密度提升了约40%;对称电池在800℃空气下的极化阻抗降低约74%,以铋掺杂LSCrF作为电极的对称结构单电池在乙醇燃料中的最大功率密度提升超过80%;对称电池在CO2/CO混合气氛下的极化阻抗降低了约83%,以铋掺杂LSCrF作为对称电极的电解电池在800℃下电解CO2的电流密度从0.54 Acm-2提升至0.79 Acm-2（1.5 V）。此外,以铋掺杂LSCrF作为燃料极的电池在使用氢气和碳氢燃料以及电解CO2时都展现出较好的稳定性。第五章设计了 Ni纳米颗粒原位脱溶的SrV0.5Mo0.5O3-δ（SVM）钙钛矿氧化物燃料极材料。SVM在800℃还原气氛下的电导率约为1000 Scm-1,但其催化活性非常差,采用原位脱溶的方法可以在高电导率的SVM表面引入具有高催化活性的Ni金属纳米颗粒。Ni脱溶极大提升了电池的性能,单电池在800℃氢气燃料中的最大功率密度提升了 160%,同时极化阻抗也由0.81 Ωcm2降低56%至0.36Ω cm2。此外,单电池在碳氢燃料和含硫燃料中也表现出较好的性能,单电池在800℃使用合成气、乙醇和H2-50 ppm H2S燃料的最大功率密度分别高达0.36、0.22 和 0.43 W cm-2。
二、Synthesis and Characterization of Solid Electrolyte Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Synthesis and Characterization of Solid Electrolyte Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)（论文提纲范文）
（1）对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 固体氧化物燃料电池简介 |
| 2.1.1 固体氧化物燃料电池工作原理 |
| 2.1.2 固体氧化物燃料电池结构类型 |
| 2.2 固体氧化物燃料电池关键材料 |
| 2.2.1 阳极材料 |
| 2.2.2 电解质材料 |
| 2.2.3 阴极材料 |
| 2.3 对称固体氧化物燃料电池及关键材料要求 |
| 2.4 对称固体氧化物燃料电池研究进展 |
| 2.4.1 基于SOFC连接体材料 |
| 2.4.2 基于SOFC阳极材料 |
| 2.4.3 基于SOFC阴极材料 |
| 2.5 本课题的研究意义和内容 |
| 3 试验方法 |
| 3.1 实验原料及仪器 |
| 3.2 材料制备 |
| 3.2.1 粉体合成 |
| 3.2.2 电池制备与组装 |
| 3.3 材料性能表征 |
| 3.3.1 结构表征 |
| 3.3.2 Rietveld精修 |
| 3.3.3 显微结构表征 |
| 3.3.4 X射线光电子谱测试 |
| 3.3.5 热重分析 |
| 3.3.6 致密度测试 |
| 3.3.7 电导率测试 |
| 3.3.8 材料氧表面交换系数测定 |
| 3.3.9 氧气程序升温脱附与氢气程序升温还原测试 |
| 3.3.10 热膨胀测试 |
| 3.3.11 氧空位浓度测定 |
| 3.3.12 电化学阻抗谱测试 |
| 3.3.13 阻抗弛豫时间分布解析 |
| 3.3.14 电池性能测试 |
| 3.4 第一性原理计算 |
| 4 LnBaMn_2O_(5+δ)材料基本物性的第一性原理计算 |
| 4.1 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的晶体结构 |
| 4.2 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的结合能 |
| 4.3 LnBaMn_2O_(5+δ)材料的电子结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 SmBaMn_2O_(5+δ)结构及性能的研究 |
| 5.1 SmBaMn_2O_(5+δ)材料晶体结构 |
| 5.2 SmBaMn_2O_(5+δ)材料稳定性与热膨胀系数 |
| 5.3 SmBaMn_2O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 5.4 SmBaMn_2O_(5+δ)材料电导率 |
| 5.5 SmBaMn_2O_(5+δ)材料催化活性 |
| 5.6 SmBaMn_2O_(5+δ)全电池性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 Mg掺杂对SmBaMn_(2-x)Mg_xO_(5+δ)材料化学膨胀及性能的影响 |
| 6.1 SmBaMn_(2-x)Mg_xO_(5+δ)材料晶体结构 |
| 6.2 SmBaMn_(1.9)Mg_(0.1)O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 6.3 Mg掺杂对材料热膨胀与化学膨胀的影响 |
| 6.4 SmBaMn_(1.9)Mg_(0.1)O_(5+δ)材料电导率 |
| 6.5 Mg掺杂材料的催化活性 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 Ti掺杂对SmBaMn_(2-x)Ti_xO_(5+δ)材料稳定性及性能的影响 |
| 7.1 SmBaMn_(2-x)Ti_xO_(5+δ)材料晶体结构 |
| 7.2 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料非化学计量比氧含量 |
| 7.3 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料电导率 |
| 7.4 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料氧表面交换性能 |
| 7.5 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)材料催化活性及电极反应动力学 |
| 7.6 Ti掺杂对材料抗氧化还原稳定性的影响 |
| 7.7 SmBaMn_(1.9)Ti_(0.1)O_(5+δ)全电池性能 |
| 7.8 本章小结 |
| 8 阴阳极表面纳米颗粒同时修饰电极材料电化学性能的研究 |
| 8.1 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)晶体结构 |
| 8.2 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)材料电导率 |
| 8.3 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)材料氧表面交换及化学吸附性能 |
| 8.4 表面修饰材料的催化活性及电极反应动力学 |
| 8.5 (SmBa)_(0.9)Mn_(1.8)Co_(0.2)O_(5+δ)全电池性能 |
| 8.6 本章小结 |
| 9 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）固体氧化物电池的纳米电极制备与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 固体氧化物电池简介 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 工作原理 |
| 1.2.3 理论电压和效率 |
| 1.2.4 极化损失 |
| 1.3 固体氧化物电池关键材料 |
| 1.3.1 电解质材料 |
| 1.3.2 燃料极材料 |
| 1.3.3 空气极材料 |
| 1.4 提升燃料极性能的改进方法 |
| 1.4.1 原位脱溶 |
| 1.4.2 复合材料 |
| 1.4.3 湿化学浸渍 |
| 1.5 本论文的立题依据和研究内容 |
| 第2章 材料性能表征与电化学性能分析 |
| 2.1 实验常用试剂及原料 |
| 2.2 实验仪器与设备 |
| 2.3 材料的表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 透射电子显微镜 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱 |
| 2.3.5 拉曼光谱 |
| 2.3.6 程序升温技术 |
| 2.3.7 红外光谱 |
| 2.3.8 热重分析 |
| 2.4 电化学性能表征 |
| 2.4.1 电导率测试 |
| 2.4.2 电导弛豫法 |
| 2.4.3 电化学阻抗谱 |
| 第3章 稀土金属离子掺杂诱导氧化铈表面活化及电催化性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料合成与表征 |
| 3.2.1 纳米棒的合成 |
| 3.2.2 物相表征 |
| 3.2.3 表面物理化学特性 |
| 3.3 电化学性能表征 |
| 3.3.1 对称电池研究 |
| 3.3.2 单电池放电性能 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 Ni~(2+)掺杂氧化铈纳米棒阳极合成及电催化行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料合成与表征 |
| 4.2.1 粉体合成 |
| 4.2.2 结构表征 |
| 4.3 电化学性能表征 |
| 4.3.1 对称电池研究 |
| 4.3.2 单电池放电性能 |
| 4.3.3 单电池电解性能 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 La~(3+)、Ni~(2+)共掺杂对Sr_2Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6-δ)电还原CO_2的增强效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料合成与表征 |
| 5.2.1 粉体合成 |
| 5.2.2 物相表征 |
| 5.3 CO_2电还原性能增强分析 |
| 5.4 电化学性能表征 |
| 5.4.1 对称电池研究 |
| 5.4.2 CO_2电解性能 |
| 5.5 结论 |
| 第6章 La_xSr_(2-x)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)对称电池电解CO_2研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料合成与表征 |
| 6.2.1 粉体合成 |
| 6.2.2 结构表征 |
| 6.3 电化学性能表征 |
| 6.3.1 对称电池研究 |
| 6.3.2 CO_2电解性能 |
| 6.4 结论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）中温固体氧化物燃料电池新型PrFeO3-基阴极材料的结构及电化学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 ABO_3型阴极 |
| 1.2 A_2BO_4型阴极 |
| 1.3 ABO_3-A_2BO_4型复合阴极 |
| 1.4 论文的选题背景和主要研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验药品 |
| 2.2 主要仪器设备 |
| 2.3 材料制备方法 |
| 2.4 样品表征与测试 |
| 2.4.1 热重分析 |
| 2.4.2 X射线衍射分析 |
| 2.4.3 傅立叶红外光谱分析 |
| 2.4.4 热膨胀性能测试 |
| 2.4.5 微观形貌分析 |
| 2.4.6 N_2吸附-脱附测试 |
| 2.4.7 X射线光电子能谱分析 |
| 2.4.8 电导率测试 |
| 2.4.9 对称电池性能测试 |
| 2.4.10 单电池性能测试 |
| 第3章 无钴无锶阴极材料Pr_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(1-x)Ni_xO_(3-δ)的结构和电化学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品的制备 |
| 3.2.1 Pr_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(1-x)Ni_xO_(3-δ)阴极的制备 |
| 3.2.2 Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)电解质的制备 |
| 3.2.3 对称电池的组装 |
| 3.2.4 全电池的组装 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 干凝胶的热重曲线 |
| 3.3.2 物相分析 |
| 3.3.3 化学兼容性 |
| 3.3.4 热膨胀性能 |
| 3.3.5 阴极粉末的热重曲线 |
| 3.3.6 X射线衍射光电子能谱分析 |
| 3.3.7 形貌分析 |
| 3.3.8 N_2吸附-脱附测试 |
| 3.3.9 电导率分析 |
| 3.3.10 电化学阻抗谱分析 |
| 3.3.11 界面稳定性分析 |
| 3.3.12 比较总结 |
| 3.3.13 单电池的电化学性能和长期稳定性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 异质复合阴极材料Pr_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)-Pr_(1.2)Sr_(0.8)Fe_(0.4)Ni_(0.6)O_(4+δ)的结构和电化学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品的制备 |
| 4.2.1 Pr_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)及Pr_(1.2)Sr_(0.8)Fe_(0.4)Ni_(0.6)O_(4+δ)单相阴极制备 |
| 4.2.2 Pr_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.7)Ni_(0.3)O_(3-δ)-Pr_(1.2)Sr_(0.8)Fe_(0.4)Ni_(0.6)O_(4+δ)异质复合阴极制备 |
| 4.2.3 NiO-GDC阳极制备 |
| 4.2.4 对称电池的组装 |
| 4.2.5 全电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 物相分析 |
| 4.3.2 化学兼容性 |
| 4.3.3 热重分析 |
| 4.3.4 微观结构分析 |
| 4.3.5 比表面积分析 |
| 4.3.6 高分辨透射电子显微镜分析 |
| 4.3.7 电化学阻抗谱分析 |
| 4.3.8 界面微观结构 |
| 4.3.9 单电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（4）纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 无机固体电解质 |
| 1.1.1 主要电解质材料 |
| 1.1.2 Bi_2O_3的晶体结构 |
| 1.1.3 机理分析 |
| 1.2 Zr O_2基陶瓷电解质的研究进展 |
| 1.2.1 氧化锆结构与性质 |
| 1.2.2 纳米氧化锆基粉体的制备 |
| 1.2.3 氧化锆改性的研究 |
| 1.2.4 掺杂Zr O_2的机理分析 |
| 1.2.5 纳米氧化锆基电解质的制备 |
| 1.3 纳米氧化锆的应用 |
| 1.3.1 固体电解质氧传感器 |
| 1.3.2 固体电解质燃料电池 |
| 1.4 本课题研究内容 |
| 第二章 实验材料及表征手段 |
| 2.1 实验试剂及仪器设备 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 陶瓷固体电解质制备过程 |
| 2.2.1 陶瓷固体电解质的工艺流程 |
| 2.2.2 陶瓷固体电解质的制备过程 |
| 2.3 样品表征 |
| 2.3.1 物相分析 |
| 2.3.2 微观结构和形貌以及能谱分析 |
| 2.3.3 热分析 |
| 2.3.4 拉曼光谱分析 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.6 交流阻抗谱测试 |
| 第三章 Y_xZr_(1-x)O_2固体电解质的合成及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 粉体制备 |
| 3.2.2 表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SDS/C_(10)H_(22)O/Y_xZr_(1-x)O_2层状液晶模板构建 |
| 3.3.2 掺杂量对粉体粒径分布、晶型及形貌的影响 |
| 3.3.3 Y_xZr_(1-x)O_2陶瓷片导电性的测定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2固体电解质的合成及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 粉体制备 |
| 4.2.2 表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SDS/C_(10)H_(22)O/Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2层状液晶模板构建 |
| 4.3.2 掺杂量对粉体粒径分布、晶型及形貌的影响 |
| 4.3.3 Bi_xY_(0.04)Zr_(0.96-x)O_2陶瓷片的导电性测定 |
| 4.3.4 最佳共掺杂量陶瓷片的表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)O_2的合成及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双掺杂氧化锆固体电解质的制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 酸性环境对模板SDS/C_(10)H_(22)O/Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)o_2相结构的影响 |
| 5.3.2 碱性环境下不同掺杂量对模板相结构的影响 |
| 5.3.3 Bi_xY_(0.07)Zr_(0.93-x)O_2固体电解质导电率的测定 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 个人简历 |
（5）基于稳定氧化锆和新型氧化物敏感电极的固态电化学气体传感器研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 气体传感器 |
| 1.2.1 气体传感器的分类与特性 |
| 1.2.2 固体电解质型气体传感器 |
| 1.3 稳定氧化锆(YSZ)基混成电位型气体传感器 |
| 1.3.1 稳定氧化锆(YSZ) |
| 1.3.2 YSZ基混成电位型气体传感器 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 YSZ基混成电位型SO_2气体传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于ZnGa_2O_4和Pt电极的YSZ基混成电位型SO_2气体传感器研究 |
| 2.2.1 敏感电极材料ZnGa_2O_4的制备与表征 |
| 2.2.2 基于ZnGa_2O_4和Pt电极的YSZ基混成电位型SO_2气体传感器的制作 |
| 2.2.3 基于ZnGa_2O_4和Pt电极的YSZ基混成电位型SO_2传感器敏感性能研究 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 面向糖尿病诊断的YSZ基混成电位型丙酮传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于AMn_2O_4(A=Co、Zn和Cd)敏感电极的YSZ基丙酮传感器研究 |
| 3.2.1 前言 |
| 3.2.2 敏感电极材料AMn_2O_4(A=Co、Zn和Cd)的制备与表征 |
| 3.2.3 基于AMn_2O_4(A=Co、Zn和Cd)敏感电极的YSZ基丙酮传感器敏感性能研究 |
| 3.3 基于Co_(1-x)Zn_xFe_2O_4(x=0、0.3、0.5、0.7和1)敏感电极的YSZ基丙酮传感器 |
| 3.3.1 前言 |
| 3.3.2 敏感电极材料Co_(1-x)Zn_xFe_2O_4(x=0、0.3、0.5、0.7和1)的制备与表征 |
| 3.3.3 基于Co_(1-x)Zn_xFe_2O_4(x=0、0.3、0.5、0.7和1)敏感电极的YSZ基丙酮传感器敏感性能研究 |
| 3.4 基于Sm_(2-x)Sr_xNi O_4(x=0.4、0.6和0.8)敏感电极的混成电位型丙酮气体传感器研究 |
| 3.4.1 前言 |
| 3.4.2 敏感电极材料Sm_(2-x)Sr_xNiO_4(x=0.4、0.6和0.8)的制备与表征 |
| 3.4.3 基于Sm_(2-x)Sr_xNiO_4(x=0.4、0.6和0.8)敏感电极的丙酮气体传感器性能研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 新型组合电极结构YSZ基丙酮传感器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新型组合电极结构高选择性丙酮传感器的研究 |
| 4.2.1 敏感电极材料NiAlGaO_4和Sm_(1.2)Sr_(0.8)CoO_4的制备与表征 |
| 4.2.2 基于NiAlGaO_4和Sm_(1.2)Sr_(0.8)CoO_4的组合敏感电极结构YSZ基气体传感器的开发及其敏感性能研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于La_2NiO_4敏感电极的YSZ基H_2S气体传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于La_2Ni O_4敏感电极的YSZ基H_2S气体传感器研究 |
| 5.2.1 敏感电极材料La_2NiO_4的制备与表征 |
| 5.2.2 基于La_2NiO_4敏感电极的YSZ基混成电位型H_2S传感器敏感性能研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 YSZ基混成电位型气体传感器实用化研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 YSZ基混成电位型传感器模拟呼气测试 |
| 6.2.1 模拟糖尿病和口臭患者呼气的采集 |
| 6.2.2 传感器对模拟糖尿病和口臭患者呼气的测试结果与讨论 |
| 6.3 YSZ基混成电位型丙酮传感器对糖尿病患者呼气测试 |
| 6.3.1 糖尿病患者呼气采集 |
| 6.3.2 基于Sm_(1.4)Sr_(0.6)NiO_4敏感电极YSZ基丙酮传感器对糖尿病患者呼气测试结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 燃料电池 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 燃料电池的发展 |
| 1.1.3 燃料电池的分类 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池(SOFC) |
| 1.2.1 SOFC的简述 |
| 1.2.2 SOFC的优势 |
| 1.2.3 SOFC的关键组成结构及特点 |
| 1.2.4 SOFC的工作原理 |
| 1.2.5 SOFC的结构 |
| 1.3 中温固体氧化物燃料电池(IT-SOFC)阴极材料研究 |
| 1.3.1 SOFC阴极材料的氧还原反应机理及过程 |
| 1.3.2 SOFC阴极材料的种类 |
| 1.4 论文选题依据 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验用品 |
| 2.2 实验仪器和设备 |
| 2.3 阴极材料合成及电极制备 |
| 2.3.1 阴极材料的合成 |
| 2.3.2 电解质片及电池的制备 |
| 2.4 样品的表征手段及其电化学性能的测试 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.4.2 材料的相容性测试 |
| 2.4.3 样品的电导率测试 |
| 2.4.4 热膨胀(TEC)分析 |
| 2.4.5 电极材料的微观形貌(SEM)测试 |
| 2.4.6 电极材料的电化学表征 |
| 第3章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的合成与电化学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的制备以及基本表征 |
| 3.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的合成 |
| 3.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的物相、结构及高温电化学相容性 |
| 3.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的电导率分析 |
| 3.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀分析 |
| 3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 3.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构分析 |
| 3.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能分析 |
| 3.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 3.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳分析 |
| 3.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能测试 |
| 3.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)Mo_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出功率测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极的电化学性能和氧还原反应动力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的制备以及基础表征 |
| 4.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO3-δ阴极材料的合成 |
| 4.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的物相分析 |
| 4.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的电导率性能 |
| 4.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀系数 |
| 4.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 4.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能 |
| 4.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构表征 |
| 4.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 4.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳分析 |
| 4.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能测试 |
| 4.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)V_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电催化性能和抗CO_2性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的制备与基本表征 |
| 5.2.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的合成 |
| 5.2.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的物相与结构分析 |
| 5.2.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电导率性能 |
| 5.2.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的热膨胀系数 |
| 5.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料高温电化学性质研究 |
| 5.3.1 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的微观结构分析 |
| 5.3.2 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的电化学性能 |
| 5.3.3 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的氧还原反应动力学 |
| 5.3.4 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的抗二氧化碳性能 |
| 5.3.5 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的极化性能分析 |
| 5.3.6 Bi_(0.5)Sr_(0.5)Fe_(1-x)W_xO_(3-δ)阴极材料的全电池输出性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表论文 |
（7）设计面向低温固体氧化物燃料电池的高离子电导型半导体和异质结构电解质（论文提纲范文）
| Abstract(Chinese) |
| Abstract(English) |
| Preface |
| Acknowledgments |
| List of Publications |
| Contributions of the author to the publications |
| Abbreviations/Nomenclature |
| 1 Introduction |
| 1.1 Fuel cell |
| 1.2 Categorized key challenges in SOFC |
| 1.3 Role of semiconducting electrolyte materials in various fuel cells |
| 1.4 Doping and heterostructure composite approaches |
| 1.5 Motivation and attention |
| 1.6 Overall thesis outlines |
| 2 Background |
| 2.1 Solid oxide fuel cells |
| 2.1.1 Analyses of thermodynamics of the SOFCs |
| 2.1.1.1 Cathode zone reaction |
| 2.1.1.2 Anode zone reaction |
| 2.1.2 Thermodynamic conditions |
| 2.1.2.1 Open circuit voltage(OCV) |
| 2.1.2.2 SOFCs’efficiency |
| 2.2 Components of SOFCs |
| 2.2.1 Electrolyte |
| 2.2.1.1 Recent advancement in Electrolyte for SOFCs |
| 2.2.1.1.1 Single-phase semiconducting electrolyte in SOFCs |
| 2.2.1.1.2 New modulated single-phase electrolyte via extrinsic environment in SOFCs |
| 2.2.1.1.3 Electrolyte-free fuel cell(SOFC/CFC)concept |
| 2.2.1.1.4 Semiconductor and ionic conductor heterostructure/composite electrolyte in SOFCs |
| 2.2.2 Anodes for SOFCs |
| 2.2.3 Cathode for SOFCs |
| 3 Experimental sections |
| 3.1 Materials Synthesis |
| 3.1.1 Synthesis of Ba Co_(0.2)Fe_(0.3-x)Ce_xTm_(0.1)Zr_(0.3)Y_(0.1)O_(3-)δ [x=0.1-0.2] |
| 3.1.1.1. Preparation of Ba Co_(0.2)Fe_(0.1)Ce_(0.2)Tm_(0.1)Zr_(0.3)Y_(0.1)O_(3-δ)(BCFCe_(0.2)TZY) powder |
| 3.1.2 Synthesis of Mg-doped SrPrFe TiO_(3-)δ (Sr_(0.5)Pr_(0.5)Fe_(0.4-x)Mg_xTi_(0.6)O_(3-)δ [x=0, 0.1, 0.2])) |
| 3.1.2.1 Preparation of semiconductor Sr_(0.5)Pr_(0.5)Fe_(0.2)Mg_(0.2)Ti_(0.6)O_(3-)δpowders |
| 3.1.3 Synthesis of Tm-doped SrCe O2-δ (Sr_(0.1)Tm_xCe_(0.9-x)O_(2-)δ [x=0.1]) |
| 3.1.3.1 Preparation of semiconductor Tm-doped SrCe O_(2-δ)powders |
| 3.1.4 Synthesis of Co_(0.2)Zn_(0.8)O-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-)δ (SDC)materials |
| 3.1.4.1 Preparation of semiconductor Co-doped Zn O powders |
| 3.1.4.2 Preparation of Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(2-)δ (SDC)powders |
| 3.1.4.3 Preparation of Co Zn O-SDC heterostructure composite powders |
| 3.1.5 Synthesis of Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.1)Fe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-)δ-Ca_(0.04)Ce_(0.80)Sm_(0.16)O2-δ (SCDC)materials. |
| 3.1.5.1 Preparation of semiconductor Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.1)Fe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)O_(3-)δpowders |
| 3.1.5.2 Preparation of Ca_(0.04)Ce_(0.80)Sm_(0.16)O_(2-)δ (SCDC)powders |
| 3.1.5.3 Preparation of BSCFZY-SCDC composite powders |
| 3.2 Fabrication of Fuel cell devices |
| 3.3 Physical characterizations of prepared materials |
| 3.3.1 Structural Analysis(X-ray diffraction analysis) |
| 3.3.2 Morphology and microstructural analyses of prepared materials |
| 3.3.3 Spectroscopic characterization of prepared samples |
| 3.4 Electrochemical characterizations |
| 3.4.1 Electrochemical fuel cell performance |
| 3.4.2 Electrochemical impedance spectroscopy analysis |
| 3.4.3 Electrical conductivity |
| 3.4.3.1 DC Conductivity |
| 3.4.3.2 Polarization curve method |
| 4.Development of single-phase semiconductor oxide electrolyte for LT SOFCs |
| 4.1 Triple-charge conduction in single-phase semiconductor electrolyte material for boosting the electrochemical performance of SOFCs |
| 4.1.1.Crystalline structure and surface morphology |
| 4.1.2.Electrochemical performance of fuel cell |
| 4.1.3.Verification of protonic charge species |
| 4.1.4.Oxygen Reduction Reaction(ORR)Catalytic Activity |
| 4.1.5.Electrochemical impedance spectroscopy and electrical conductivity |
| 4.1.6.X-ray Photoelectron spectroscopy(XPS)analysis |
| 4.1.7.UV-Vis and Ultraviolet photoelectron spectroscopy(UPS)analysis |
| 4.1.8.Stability of fuel cell |
| 4.2.TuningenergybandstructureofSr_(0.5)Pr_(0.5)Fe_(0.2)Mg_(0.2)Ti_(0.6)O_(3-)δtoenhanceelectrochemical performance and ionic conduction |
| 4.2.1 Phase study and surface morphology analyses |
| 4.2.2 Electrochemical performance and electrical properties |
| 4.2.3 Energy band structure mechanism |
| 4.3.Low-temperature solid oxide fuel cell based on Tm-doped Sr Ce O_(2-)δsemiconductorelectrolyte |
| 4.3.1 Physical characterizations analyses |
| 4.3.2.X-ray Photoelectron spectroscopy(XPS)analysis |
| 4.3.3.Electrochemical performance and conductivity |
| 4.3.4.Design of Fuel cell-based on the Energy band structure |
| 4.3.5. Stability test of fuel cell device |
| 4.4 Summary |
| 5.Development of semiconductor heterostructure electrolyte for LT SOFCs |
| 5.1.Electrochemical properties of dual-ions conducting semiconductor Co-doped Zn O and their heterostructure with ionic conductor SDC |
| 5.1.1.Physical characterization analyses |
| 5.1.2.Electrochemical Fuel cell measurement |
| 5.1.3.Electrochemical impedance spectroscopy analysis |
| 5.1.4.X-ray Photoelectron spectroscopy(XPS)analysis |
| 5.1.5.Optical properties |
| 5.1.6.Effect of Junction formation |
| 5.1.7.Durability test of fuel cell device |
| 5.1.8.Summary |
| 5.2.Introduction of triple charge conducting heterostructure electrolyte ofBa_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.1)Fe_(0.7)Zr_(0.1)Y_(0.1)O3-δand Ca_(0.04)Ce_(0.80)Sm_(0.16)O_(2-)δ (SCDC)in a high-performanceLT-SOFCs |
| 5.2.1.Phase,surface and microstructure analyses |
| 5.2.2.Electrochemical Performance of the Fuel Cell |
| 5.2.3.Oxygen Reduction Reaction(ORR)Catalytic Activity |
| 5.2.4.Impedance and Conduction Phenomenon |
| 5.2.5.UV-Visible Spectroscopy and UV Photoelectron Spectroscopy |
| 5.2.6. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) |
| 5.2.7.Summary |
| 6.Conclusion and future work |
| 6.1.Conclusions |
| 6.2.Future work |
| 附件 |
| 7 References |
（8）固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 固体氧化物燃料电池发展历史及研究进展 |
| 2.1.1 阴极材料研究进展 |
| 2.1.2 阳极材料研究进展 |
| 2.1.3 电解质材料研究进展 |
| 2.2 SOFC面临的优化设计问题 |
| 2.2.1 单一材料结构与性能的优化问题 |
| 2.2.2 关键材料各部分的配合问题 |
| 2.3 本课题的研究意义 |
| 3 研究方法 |
| 3.1 理论方法 |
| 3.1.1 量子力学计算 |
| 3.1.2 密度泛函理论 |
| 3.1.3 第一性原理方法 |
| 3.1.4 计算程序及功能 |
| 3.2 研究方法现状及存在问题 |
| 3.2.1 如何利用丰富的材料实验性能数据 |
| 3.2.2 SOFC材料的理论研究方法探讨 |
| 3.2.3 新思路——材料基因组方法 |
| 3.2.4 整体优化设计的思路 |
| 3.2.5 理论研究的最终目标 |
| 4 阳极催化金属材料成份的优化规律 |
| 4.1 金属催化剂成份优化的关键因素分析 |
| 4.2 金属-氧化物生成趋势分析 |
| 4.2.1 金属-氧化物生成趋势图分析 |
| 4.2.2 常见价态及熔点对趋势图的验证 |
| 4.2.3 高温及还原性气氛的修正 |
| 4.3 金属催化剂成份优化区域的确定 |
| 4.4 MO氧化物关键性能的演化规律 |
| 4.5 小结 |
| 5 SrBO_3系钙钛矿电极B位元素成份优化规律 |
| 5.1 B位成份优化的关键因素分析 |
| 5.2 SrBO_3体系结构稳定性趋势分析 |
| 5.2.1 立方/六方SrBO_3结构稳定性趋势图 |
| 5.2.2 实验参数对趋势图的验证 |
| 5.3 B位元素成份优化区域的确定 |
| 5.4 B位元素对电子结构、氧空位形成能及离子迁移能的影响 |
| 5.4.1 以Mo为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.2 以Fe为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.3 以Co为代表的元素对体系的影响 |
| 5.4.4 其它元素对体系的影响 |
| 5.5 结构稳定性与关键性能的演化规律 |
| 5.6 小结 |
| 6 电解质性能优化的基因规律 |
| 6.1 电解质材料性能优化的关键因素分析 |
| 6.2 各电解质材料电子结构、离子扩散特点分析 |
| 6.2.1 CeO_2及掺杂的CeO_2体系 |
| 6.2.2 ZrO_2及掺杂的ZrO_2体系 |
| 6.2.3 La_(10)Si_6O_(27)及掺杂的La_(10)Si_6O_(27)体系 |
| 6.2.4 LaGaO_3及掺杂的LaGaO_3体系 |
| 6.2.5 Bi_2O_3及掺杂的Bi_2O_3体系 |
| 6.3 禁带宽度与稳定性关系数据分析 |
| 6.4 价带宽度与迁移能的关系分析 |
| 6.4.1 不同结构及迁移机制的影响 |
| 6.4.2 掺杂元素的影响 |
| 6.5 稳定性及离子传输能力的基因参数分析 |
| 6.5.1 氧离子平均价态系数设计 |
| 6.5.2 电解质材料基因参数关系图 |
| 6.6 电解质材料相关体系的基因规律 |
| 6.7 小结 |
| 7 高性能阴极晶格结构、电子结构及离子传输规律研究 |
| 7.1 LaSrCoO_4体系晶格结构与电子结构及离子传输关系研究 |
| 7.1.1 I4/mmm及Cmcm结构对电子结构的影响 |
| 7.1.2 I4/mmm及Cmcm结构对缺陷形成能及迁移能的影响 |
| 7.2 PrBaMn_2O_(5+δ)体系晶格结构与电子结构及离子传输关系研究 |
| 7.2.1 P4/mmm及Fm3m结构对电子结构的影响 |
| 7.2.2 P4/mmm及Fm3m结构对缺陷形成能及迁移能的影响 |
| 7.3 小结 |
| 8 结论 |
| 9 创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）铋掺杂La2CuO4的高温电化学性质研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 固体氧化物燃料电池的基本工作原理 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池阴极材料的研究进展 |
| 1.2.1 固体氧化物燃料电池阴极材料的基本技术要求 |
| 1.2.2 固体氧化物燃料电池阴极材料的分类及研究进展 |
| 1.2.3 固体氧化物燃料电池阴极材料的方法简介 |
| 1.3 研究设想及主要研究内容 |
| 第2 章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器及设备 |
| 2.3 材料的合成及电极的制备 |
| 2.3.1 阴极材料的合成 |
| 2.3.2 测试电池的制备 |
| 2.4 材料的表征及相应的电化学测试 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.4.2 材料的热膨胀系数(TEC)测试 |
| 2.4.3 材料的电导率测试 |
| 2.4.4 电极的高温化学相容性分析 |
| 2.4.5 材料的氧程序升温脱附方法(O_2-TPD)测试 |
| 2.4.6 电极材料的微观形貌(SEM)测试 |
| 2.4.7 热重分析 |
| 2.4.8 电极材料的电化学表征及研究方法 |
| 第3章 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的制备与电化学性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 La_(2-x)Bi_xCuO_4材料的合成与电化学性质研究 |
| 3.2.1 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的制备 |
| 3.2.2 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的物相分析 |
| 3.2.3 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的高温化学相容性分析 |
| 3.2.4 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的热膨胀分析 |
| 3.2.5 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的电导率分析 |
| 3.2.6 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极材料的O_2-TPD分析 |
| 3.2.7 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极的电极微观结构表征 |
| 3.2.8 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极的电极烧结特性 |
| 3.2.9 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极的电化学性质 |
| 3.2.10 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极的氧还原反应动力学 |
| 3.2.11 La_(2-x)Bi_xCuO_4阴极的单电池输出测试 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 La_(1.9)Bi_(0.1)CuO_4-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极材料的制备与电化学性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 La_(1.9)Bi_(0.1)CuO_4-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极的制备与电化学性质研究 |
| 4.2.1 La_(1.9)Bi_(0.1)CuO_4-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极的制备 |
| 4.2.2 LBC-x SDC复合阴极的化学相容性分析 |
| 4.2.3 LBC-x SDC复合阴极的热膨胀分析 |
| 4.2.4 LBC-x SDC复合阴极的电导率分析 |
| 4.2.5 LBC-x SDC复合阴极的电化学性质 |
| 4.2.6 LBC-20SDC复合阴极的氧还原反应动力学 |
| 4.2.7 LBC-20SDC复合阴极的单电池输出测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料及复合阴极的制备与电化学性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4材料的合成与电化学性质研究 |
| 5.2.1 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的制备 |
| 5.2.2 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的物相分析 |
| 5.2.3 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的高温化学相容性分析 |
| 5.2.4 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的热膨胀分析 |
| 5.2.5 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的电导率分析 |
| 5.2.6 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极材料的热重分析 |
| 5.2.7 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极的电极烧结特性 |
| 5.2.8 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极的电化学性质 |
| 5.2.9 La_(1.7-x)Bi_xSr_(0.3)CuO_4阴极的单电池输出测试 |
| 5.3 La_(1.6)Bi_(0.1)Sr_(0.3)CuO_4-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极的制备与电化学性质研究 |
| 5.3.1 La_(1.6)Bi_(0.1)Sr_(0.3)CuO_4-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)复合阴极的制备 |
| 5.3.2 LBSC-30SDC复合阴极的热膨胀分析 |
| 5.3.3 LBSC-30SDC复合阴极的电导率分析 |
| 5.3.4 LBSC-x SDC复合阴极的电化学性质 |
| 5.3.5 LBSC-30SDC复合阴极的氧还原反应动力学 |
| 5.3.6 LBSC-30SDC复合阴极的极化性质 |
| 5.3.7 LBSC-30SDC复合阴极的单电池输出测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文 |
（10）固体氧化物燃料电池钙钛矿氧化物电极材料的设计与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 燃料电池简介 |
| 1.2.1 SOFC工作原理 |
| 1.2.2 SOFC理论电动势 |
| 1.2.3 SOFC开路电压和极化损失 |
| 1.2.4 固体氧化物电解电池 |
| 1.3 SOFC关键材料的研究进展 |
| 1.3.1 电解质材料 |
| 1.3.2 燃料极材料 |
| 1.3.3 空气极材料 |
| 1.4 SOFC的发展趋势 |
| 1.4.1 操作温度的中、低温化 |
| 1.4.2 燃料多样化 |
| 1.5 钙钛矿氧化物电极性能提升策略 |
| 1.5.1 钙钛矿氧化物电极材料 |
| 1.5.2 性能提升策略 |
| 1.6 本论文的立题依据和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 钙钛矿空气极材料PrBaCo_2O_(5+δ)复相电极三相界面的氧还原动力学 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 粉体制备 |
| 2.2.2 致密样品制备 |
| 2.2.3 对称电池测试 |
| 2.2.4 性能表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 相结构分析 |
| 2.3.2 微观形貌分析 |
| 2.3.3 电导率 |
| 2.3.4 电导弛豫测试 |
| 2.3.5 电极性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 钙钛矿空气极材料PrBaCo_2O_(5+δ)的0位氟阴离子掺杂与热循环稳定性提升 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 PrBaCo_2O_(5+δ)F_x粉体的制备 |
| 3.2.2 致密样品制备 |
| 3.2.3 电池制备 |
| 3.2.4 性能表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构与形貌 |
| 3.3.2 热膨胀行为 |
| 3.3.3 O_2-TPD |
| 3.3.4 电导率和氧传输性能 |
| 3.3.5 电化学性能 |
| 3.3.6 热循环稳定性 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 钙钛矿燃料极材料La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Fe_(0.5)O_(3-δ)的A位铋掺杂与性能提升 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Bi掺杂LSCrF燃料极的SOFC性能研究 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 本节小结 |
| 4.3 Bi掺杂LSCrF燃料极电解CO_2的性能研究 |
| 4.3.1 实验方法 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.3.3 本节小结 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 钙钛矿燃料极材料SrV_(0.5)Mo_(0.5)O_3的B位脱溶与电化学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 粉体制备 |
| 5.2.2 电导率测试 |
| 5.2.3 电池制备 |
| 5.2.4 性能表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结构分析 |
| 5.3.2 元素价态分析 |
| 5.3.3 TPR分析 |
| 5.3.4 形貌 |
| 5.3.5 电导率 |
| 5.3.6 电化学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、Synthesis and Characterization of Solid Electrolyte Ce_(0.95)Ca_(0.05)F_(2.95)（论文参考文献）
- [1]对称固体氧化物燃料电池电极材料结构及性能研究[D]. 张旸. 北京科技大学, 2021
- [2]固体氧化物电池的纳米电极制备与性能研究[D]. 王玥. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2021
- [3]中温固体氧化物燃料电池新型PrFeO3-基阴极材料的结构及电化学性能[D]. 孟玉. 长春工业大学, 2021(08)
- [4]纳米氧化锆基固体电解质的可控制备及离子导电性[D]. 郭霞. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [5]基于稳定氧化锆和新型氧化物敏感电极的固态电化学气体传感器研究[D]. 郝熙冬. 吉林大学, 2021(01)
- [6]Bi0.5Sr0.5FeO3-δ基阴极催化剂的高温电化学性能及氧还原反应研究[D]. 郭苗苗. 黑龙江大学, 2021(10)
- [7]设计面向低温固体氧化物燃料电池的高离子电导型半导体和异质结构电解质[D]. Sajid Rauf. 湖北大学, 2021(01)
- [8]固体氧化物燃料电池关键材料规律研究及优化设计[D]. 常希望. 北京科技大学, 2021(08)
- [9]铋掺杂La2CuO4的高温电化学性质研究[D]. 庞姝彤. 黑龙江大学, 2021
- [10]固体氧化物燃料电池钙钛矿氧化物电极材料的设计与性能研究[D]. 万艳红. 中国科学技术大学, 2021(09)
标签：电池论文; 固体电解质论文; 固体氧化物燃料电池论文; 电化学传感器论文; 传感器技术论文;