本文選題：固體氧化物燃料電池 + ScSZ固體電解質(zhì)��； 參考：《內(nèi)蒙古科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：在固體氧化物燃料電池中，電解質(zhì)的選擇和制備是最重要的環(huán)節(jié)之一。目前SOFC電解質(zhì)材料研究最多的是氧離子導(dǎo)體，其中氧化鋯基電解質(zhì)由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、機械性能和廣泛的應(yīng)用范圍而成為研究熱點。其中Y2O3穩(wěn)定ZrO2（YSZ）作為最傳統(tǒng)、應(yīng)用最廣泛的SOFC電解質(zhì)材料，其主要存在的問題是工作時不穩(wěn)定，電導(dǎo)率低。因此，本文對Sc2O3穩(wěn)定ZrO2（ScSZ）新型電解質(zhì)材料進行深入探索并對其制備工藝、性能特點作出詳細的研究。 本文采用溶膠凝膠法制備(Sc2O3)x(ZrO2)1-x新型電解質(zhì)材料對干凝膠前驅(qū)體進行TG-DSC熱分析得出在溫度達到222℃時出現(xiàn)較弱的吸熱峰和11.8%的失重，這是因為前驅(qū)體殘余水分的蒸發(fā)和有機溶劑的揮發(fā)造成的。當(dāng)溫度達到262℃時出現(xiàn)較寬的放熱峰和40%的失重，則是因為有機基團的熱分解、燃燒和非晶態(tài)ZrO2的形成導(dǎo)致。 采用XRD物相分析和顆粒粒度分析測定，對(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質(zhì)粉體特性進行探究。XRD物相分析發(fā)現(xiàn)，隨著Sc2O3含量的增加，物相組成逐漸由單斜相ZrO2向四方相和立方相ZrO2轉(zhuǎn)變。當(dāng)x在8~10mol%范圍內(nèi)時，主要是以四方相和立方相ZrO2構(gòu)成，Sc2O3起到了穩(wěn)定ZrO2的作用。對電解質(zhì)粉體粒度分析表明，(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質(zhì)粉體平均顆粒粒徑均在0.7μm左右。 電解質(zhì)粉體單向壓力成型，在1550oC-1600oC高溫?zé)Y(jié)。應(yīng)用SEM觀察斷口微觀形貌表明，(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質(zhì)隨著燒結(jié)溫度的升高，晶粒尺寸增大，致密度提高。當(dāng)燒結(jié)溫度相同時，隨著Sc2O3含量的增加，燒結(jié)體氣孔減少，致密度增大。 對(Sc2O3)x(ZrO2)1-x電解質(zhì)進行電化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，，溫度和Sc2O3摻入量對ScSZ電解質(zhì)的電導(dǎo)率和活化能產(chǎn)生影響。隨著測試溫度的升高，ScSZ電解質(zhì)的電導(dǎo)率增大（800℃時最大可達到0.0952S/cm）。電導(dǎo)活化能隨著Sc2O3摻入量的增大而降低。 由于Sc2O3穩(wěn)定ZrO2電解質(zhì)的燒結(jié)溫度很高，因此要進一步探究降低燒結(jié)溫度的方法。摻雜1mol%Bi2O3的ScSZ電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、形貌、致密度以及電化學(xué)性能等進行分析。結(jié)果表明，物相分析沒有發(fā)現(xiàn)Bi2O3的衍射峰，說明已經(jīng)固溶到ZrO2晶格中；在1400℃下燒結(jié)即可達到致密，在800℃時電導(dǎo)率為0.0627S/cm，活化能98.6kJ/mol。
[Abstract]:The selection and preparation of electrolyte is one of the most important processes in solid oxide fuel cells. At present, oxygen ion conductors are the most widely studied SOFC electrolyte materials, among which zirconia based electrolyte has become a research hotspot because of its excellent conductivity, mechanical properties and wide application. As the most traditional and widely used SOFC electrolyte material Y2O3 stabilized ZrO _ 2 / YSZ has the main problems of instability and low conductivity. Therefore, the preparation process and properties of Sc2O3 stabilized ZrO _ 2 / ScSZ electrolyte were studied in detail in this paper. In this paper, the TG-DSC thermal analysis of the xerogel precursor prepared by sol-gel method shows that there are weak endothermic peaks and 11.8% weightlessness at the temperature of 222 鈩

本文編號：1985605