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固体氧化物燃料电池阴极材料La2Ni1-xBxO4+δ制备与性能研究

2020-12-03阅读(770)

固体氧化物燃料电池阴极材料La2Ni1-xBxO4+δ制备与性能研究

论文摘要

本文选用对La2NiO4+δ进行B位掺杂作为固体氧化物燃料电池的阴极材料,从理论上分析了采用Fe和Co掺杂的可行性,在此基础上合成了La2Ni1-xFexO4+δ和La2Ni1-xCoxO4+δ系列复合氧化物,探讨了阴极材料的合成条件,测量了样品的晶体结构、非化学计量氧含量以及高温电导率。本文采用配合物溶胶-凝胶法合成了La2Ni1-xFexO4+δ和La2Ni1-xCoxO4+δ系复合氧化物。Fe的掺杂,使活性单元[BO6]八面体发生畸变,有利于氧化反应进行。由于Fe更容易呈现出+3价,因此Fe的掺入提高了样品中间隙氧的含量,有利于离子电导率的提高。红外光谱分析,Fe的加入使得结构中沿c轴方向A-O（Ⅲ）-B键的键长变短,B-O2键的键长增长,有利于间隙氧离子的活动。交流阻抗法测定样品的离子电导率随x的增加而逐渐增大,同一样品离子电导率在低温段随温度的升高而增大,由于小极化子导电占主要的电导作用。研究了Co的掺杂对导电性能的影响。样品的显微结构特征随Co含量的变化不是很明显。Co离子的B位掺杂对结构产生了与Fe的掺杂相同的影响,引起了[BO6]八面体结构中Ni/Co-O键的键长增大和沿c轴方向的La-O2键的键长增大,表明岩盐层的层间距增大。Co离子主要以Co3+和Co4+形式存在,对Ni2+向Ni3+转化有抑制作用,提高了样品中间隙氧的含量。在高温段材料的离子电导率随着Co含量的增大而逐渐增大,符合小极化子的导电机理。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 燃料电池的概述
  • 1.2 燃料电池的发展史
  • 1.3 固体氧化物燃料电池的特点
  • 1.4 固体氧化物燃料电池的工作原理
  • 1.5 固体氧化物燃料电池的电化学基础
  • 1.5.1 固体氧化物燃料电池的电动势
  • 1.5.2 固体氧化物燃料电池单电池的效率
  • 1.5.3 固体氧化物燃料电池的极化现象
  • 1.6 固体氧化物燃料电池阴极材料及其研究进展
  • 1.7 固体氧化物燃料电池阴极反应机理
  • 2NiO4+δ体系混合导体的研究现状'>1.8 La2NiO4+δ体系混合导体的研究现状
  • 1.9 本文研究目的与主要工作
  • 第二章 溶胶-凝胶法制备技术
  • 2.1 关于溶胶-凝胶法（SOL-GEL METHOD）
  • 2.2 溶胶-凝胶法的分类和特点
  • 2.3 配合物溶胶-凝胶法
  • 2.3.1 概述
  • 2.3.2 配合剂的选择
  • 2.3.3 以EDTA 为配合剂的配合物溶胶-凝胶法
  • 2.4 ME-EDTA 配合物溶胶-凝胶法的实验过程
  • 2.4.1 实验过程
  • 2.4.2 实验过程的影响因素
  • 2.5 配合物溶胶-凝胶过程
  • 2.5.1 EDTA 用量对于溶胶稳定性的影响
  • 第三章 实验方法
  • 2Ni1-XBXO4+δ系复合氧化物的溶胶-凝胶法制备'>3.1 LA2Ni1-XBXO4+δ系复合氧化物的溶胶-凝胶法制备
  • 3.1.1 主要试剂
  • 3.1.2 主要仪器
  • 3.2 性能测试
  • 3.2.1 X 射线衍射分析（XRD）
  • 3.2.2 非化学计量的间隙氧含量的测定
  • 3.2.3 红外光谱分析
  • 3.2.4 交流阻抗
  • 2Ni1-XFEXO4+δ阴极材料的制备及性能研究'>第四章 LA2Ni1-XFEXO4+δ阴极材料的制备及性能研究
  • 2NiO4+δ的结构特征'>4.1 LA2NiO4+δ的结构特征
  • 4.2 FE 掺杂可行性的理论分析
  • 2NiO4+Δ制备工艺和结构的确定'>4.3 LA2NiO4+Δ制备工艺和结构的确定
  • 4.4 （LA、NI）-EDTA 配合物溶胶-凝胶过程
  • 2Ni1-XFEXO4+δ体系材料的XRD 分析'>4.5 LA2Ni1-XFEXO4+δ体系材料的XRD 分析
  • 4.6 非化学计量氧含量δ的测定
  • 4.7 FT-IR 图谱
  • 4.8 电导率的测定
  • 2Ni1-XFEXO4+δ体系陶瓷导电性能与结构的相关性'>4.9 LA2Ni1-XFEXO4+δ体系陶瓷导电性能与结构的相关性
  • 2Ni1-XCOXO4+δ阴极材料的制备及性能研究'>第五章 LA2Ni1-XCOXO4+δ阴极材料的制备及性能研究
  • 2NiO4+δ所产生的影响'>5.1 CO 掺杂对LA2NiO4+δ所产生的影响
  • 2Ni1-XCOXO4+δ阴极材料的合成与制备'>5.2 LA2Ni1-XCOXO4+δ阴极材料的合成与制备
  • 2Ni1-XCO)XO4+δ体系材料的XRD 分析'>5.3 LA2Ni1-XCO)XO4+δ体系材料的XRD 分析
  • 2Ni1-XCOX04+δ体系的非化学计量氧含量分析'>5.4 LA2Ni1-XCOX04+δ体系的非化学计量氧含量分析
  • 5.5 FT-IR 图谱
  • 5.6 电导率的测定
  • 2Ni1-XCOXO4+δ体系陶瓷导电性能与结构的相关性'>5.7 LA2Ni1-XCOXO4+δ体系陶瓷导电性能与结构的相关性
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在校期间已发表的论文

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