BaCeO3基質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池電解質(zhì)的摻雜研究.pdf

1、固體氧化物燃料電池（SOFCs）作為一種新的發(fā)電裝置，與傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相比具有高的能量轉(zhuǎn)化效率、良好的燃料適應(yīng)性、可靠性、低污染、較長的使用壽命等優(yōu)點。傳統(tǒng)的氧離子導(dǎo)體SOFCs需要較高的工作溫度，而質(zhì)子導(dǎo)體SOFCs因其較低的活化能有望成為中低溫SOFCs材料。BaCeO3基質(zhì)子導(dǎo)體SOFCs因較高的質(zhì)子電導(dǎo)率成為大家研究的熱點，但由于BaCeO3基質(zhì)子導(dǎo)體SOFCs材料的化學(xué)穩(wěn)定性較差使得其發(fā)展比較緩慢。本論文主要研究不同元素?fù)?/p>

2、雜對BaCeO3基質(zhì)子導(dǎo)體SOFCs電解質(zhì)在燒結(jié)溫度、化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率等方面的影響。
　　第一章，概述了SOFCs的組成和工作原理，對SOFCs的關(guān)鍵材料做了闡述，介紹了質(zhì)子導(dǎo)體SOFCs的研究現(xiàn)狀以及本文主要研究內(nèi)容。
　　第二章，簡述了實驗所需要的一些藥品和儀器，介紹了實驗過程中的一些表征手段和測試方法。
　　第三章，采用檸檬酸鹽燃燒法合成BaCe0.8In0.1Y0.1O3-δ（BCIY）電解質(zhì)材料。通過與Ba

3、Ce0.9Y0.1O3-δ（BCY）電解質(zhì)材料相比較，發(fā)現(xiàn)In的摻雜可以極大的提高電解質(zhì)樣品的燒結(jié)活性。BCIY樣品在1250℃時已基本可以燒結(jié)致密，1350℃時完全致密，而BCY樣品需在1500℃時才可燒結(jié)致密。通過對BCIY電解質(zhì)樣品和BCY電解質(zhì)樣品在CO2和沸水中分別處理3h后的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)In的摻雜對化學(xué)穩(wěn)定性的提高也有一定的作用。
　　第四章，采用檸檬酸鹽燃燒法和固相反應(yīng)相結(jié)合的方法合成BaCe0.8Ta0.1Y0.

4、1O3-δ（BCTY）電解質(zhì)材料，研究Ta摻雜對電解質(zhì)材料化學(xué)穩(wěn)定性的影響。將制備的BCTY和BCY電解質(zhì)樣品在CO2和沸水中分別處理3h后觀察其相結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，BCTY因摻雜高電負(fù)性的Ta后相對堿性減小，使其與酸性氣體反應(yīng)變得緩慢，進(jìn)而大大提高了電解質(zhì)樣品的化學(xué)穩(wěn)定性。
　　第五章，采用檸檬酸鹽燃燒法和固相反應(yīng)相結(jié)合的方法合成BaCe0.7Ta0.1In0.1Y0.1O3-δ（BCTIY）電解質(zhì)材料，研究Ta和In共同摻雜對材料各方

5、面性能的影響。結(jié)果表明BCTIY在1350℃時也可以完全燒結(jié)致密，BCTY在1500℃時才可燒結(jié)致密，證明BCTIY的燒結(jié)性能比 BCTY的燒結(jié)性能好，In摻雜可以極大地提高樣品的燒結(jié)活性。將制備的BCIY、BCTY、BCTIY在CO2和沸水中分別處理3h、6h、12h后觀察其相結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，BCTY和BCTIY的化學(xué)穩(wěn)定性均好于BCIY電解質(zhì)樣品的化學(xué)穩(wěn)定性，這說明Ta摻雜對化學(xué)穩(wěn)定性的提高有很大的作用。通過對三種電解質(zhì)樣品的電導(dǎo)率的分析