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188宝金博页面版: 薄膜化氧化锆电解质的制备和性能表征_(精品论文)

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内容提示: 塑鐾主里型堂垫查查堂堡主兰垡兰苎二三!坚详细摘要燃料电池( sO Fc) 是公认的清洁、高效、有应用潜力发电装置,在目前全球能源短缺、污染严重的大环境下,开发如燃料电池这样具有潜力发电装置将使人类获益无穷。固体氧化物燃料电池( SO FC) 作为燃料电池的一个种类,由于其本身所具有的独特优点,一直是研究的热点。传统的高温SO FC所用的电解质通常为厚膜的氧化钇稳定的氧化锆( YSZ) ,由于YSZ电解质氧离子电导率不够高,该电池必须在高温( 900一1000‘ C) 下操作,如此高的操作温度给燃料电池的应用带来一系列问题,为促进燃料电池商业化,中温化成为燃料电池重要的发...

文档格式:PDF | 页数:73 | 浏览次数:24 | 上传日期:2015-02-02 08:25:22 | 文档星级:
塑鐾主里型堂垫查查堂堡主兰垡兰苎二三!坚详细摘要燃料电池( sO Fc) 是公认的清洁、高效、有应用潜力发电装置,在目前全球能源短缺、污染严重的大环境下,开发如燃料电池这样具有潜力发电装置将使人类获益无穷。固体氧化物燃料电池( SO FC) 作为燃料电池的一个种类,由于其本身所具有的独特优点,一直是研究的热点。传统的高温SO FC所用的电解质通常为厚膜的氧化钇稳定的氧化锆( YSZ) ,由于YSZ电解质氧离子电导率不够高,该电池必须在高温( 900一1000‘ C) 下操作,如此高的操作温度给燃料电池的应用带来一系列问题,为促进燃料电池商业化,中温化成为燃料电池重要的发展趋势。实现燃料电池中温化有两条途径,其一是电池部件的薄膜化,特别是电解质层的薄膜化,以降低电池的内阻,增大功率输出。另外一条路线则是选择在中温条件下便具有足够高电导率的新型电解质材料。本论文出发点就是制备薄膜化的YSZ电解质,研究其在中温燃料电池中的应用。通过对各种制备薄膜方法的比较,我们选择使用廉价、可规模生产的浆料涂覆法制备中温燃料电池电解质,对Di p.coati ng法制备薄膜过程进行了系统研究。使用该薄膜为基。榻似桨迦剂系绯,探索YSZ薄膜在中温燃料电池中的应用。1.从制各分散性良好、团聚少的YSZ粉体制备入手,选择合适的添加剂,制备得到了稳定的、分散性良好的YSZ悬浮液.讨论了YSZ颗粒在水溶液中的表面状态,研究了不同pH 值、分散剂量和固含量对悬浮液稳定性影响及不同pH值条件下悬浮液稳定机理.共沸蒸馏法是一种制备分散性良好、团聚少纳米粉体的重要方法,使用该方法,以正丁醇为夹带剂,制备得到了粒径为30ri m 、松散的纯立方相YSZ粉体。阻抗谱研究结果显示,烧结体的电导活化能Ea为1.14eV,在800。C、7500C时烧结体的电导率分别为0.012、0.006Scm ~,该粉体能够满足作为制备燃料电池电解质原料。从YSZ粉体在悬浮液中表面化学状态出发,根据颗粒在溶液中( 纯水溶液和PAA溶液) 表面Zeta电位值,从理论上选择合适的分散pH 值条件。研究了分散剂加入量、pH 值和粘度等综合因素对悬浮液的影响。通过饱和吸附量的概念研究了队A在颗粒表面的吸附,在不同pH值条件下,饱和吸附量相差许多。酸性或中性条件下,PAA在颗粒表面吸附为强亲和性(H i gh.affi ni ty),分散剂在颗粒表面快速吸附,在未吸附饱和之前,颗粒在vai l de W aal s引力作用下颗:苋菀淄啪,我们的实验就是处于这种状态,在粘度曲线上反映出存在一个极大值。当分散剂加入量足够多时,颗粒表面吸附饱和,同时溶液中也存在一些自由的PAA阻止颗粒彼此靠近,通过空间位阻作用,悬浮液也可以达到稳定。在强碱性条件下,PAA在颗粒表面的吸附为弱亲和性( Low -affi ni ty) ,分散剂容易在颗粒表面均匀吸附,PAA的一端吸附在颗粒的表面,带有负电的PAA链伸展在水中,通过静电位阻作用使悬浮液稳定。我们的实验便采用了该条件下制备悬浮液,这是因为在碱性条件下,稳定范围宽,易于控制。提出了一个简单的模型,解释了不同pH 值条件下,分散剂在颗粒表面吸附II

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