质子型固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展 被引量：1

1

作者 黄祖志 章慧麟 +1 位作者 罗凌虹 王绍荣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第5期593-601,共9页

质子型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有广泛的应用前景,其阴极材料是目前研究的热点。本文综述了H-SOFC阴极材料的研究进展,分别对H-SOFC单相阴极和复相阴极的反应机理及影响单相阴极材料的质子化能力和复相阴极的三相界面(TPB)的因素... 质子型固体氧化物燃料电池(H-SOFC)具有广泛的应用前景,其阴极材料是目前研究的热点。本文综述了H-SOFC阴极材料的研究进展,分别对H-SOFC单相阴极和复相阴极的反应机理及影响单相阴极材料的质子化能力和复相阴极的三相界面(TPB)的因素进行了讨论,论述了改善H-SOFC阴极材料的热膨胀系数(TEC)和耐CO2性能的方法,介绍了相应材料的设计与开发。获得高的氧还原反应(ORR)活性和耐CO2性能,同时与质子型电解质保持良好的热膨胀匹配性是未来H-SOFC阴极材料的研究方向。 展开更多

关键词 质子型固体氧化物燃料电池 阴极材料 反应机理 热膨胀系数 耐CO2

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固体氧化物燃料电池材料的研究进展 被引量：34

2

作者 余剑峰 罗凌虹 +4 位作者 程亮 王乐莹 夏昌奎 徐序 余永志 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第5期613-626,共14页

固体氧化物燃料电池(SOFC)低温化进程的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而工作温度的降低势必增大电解质材料的欧姆电阻和电极材料的极化阻抗,为电解质材料和电极材料的开发带来了不小的挑战。从电化学性能及相关使用性能需求出发,简... 固体氧化物燃料电池(SOFC)低温化进程的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而工作温度的降低势必增大电解质材料的欧姆电阻和电极材料的极化阻抗,为电解质材料和电极材料的开发带来了不小的挑战。从电化学性能及相关使用性能需求出发,简要综述了电解质材料、阳极材料和阴极材料的研究进展,指出了这些材料发展遇到的主要技术问题,并针对这些问题给出了可供考虑的改进方案和思路,对电池材料的性能优化和新型电池材料的设计提出展望。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 电解质 阳极 阴极

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可逆固体氧化物电池SrTiO_(3)基燃料极材料的研究进展 被引量：1

3

作者 卢恺振 王乐莹 +3 位作者 罗凌虹 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1066-1077,共12页

可逆固体氧化物电池RSOCs在SOFC/SOEC双模式下交替运行,可实现清洁能源—电能的可持续循环,起到“移峰填谷”的作用,因其具有效率高、运行时间长、储能规模大等优点,在能源互联网建设中具有广阔的应用前景。传统Ni-YSZ燃料极材料在使用... 可逆固体氧化物电池RSOCs在SOFC/SOEC双模式下交替运行,可实现清洁能源—电能的可持续循环,起到“移峰填谷”的作用,因其具有效率高、运行时间长、储能规模大等优点,在能源互联网建设中具有广阔的应用前景。传统Ni-YSZ燃料极材料在使用含有硫杂质的燃料气时极易硫中毒,在使用碳氢燃料时易产生积碳。而钛酸锶(SrTiO_(3))钙钛矿材料因其具有高度可调的结构及性能、良好的结构稳定性及热化学稳定性、较强的抗积碳抗硫中毒能力等,成为研究最为广泛的RSOCs燃料极材料。综述了SrTiO_(3)基RSOCs燃料极的研究进展,并阐述了其相关机制研究,指出了SrTiO_(3)基燃料极在未来RSOCs应用中所面临的挑战。 展开更多

关键词 可逆固体氧化物电池 燃料极 SrTiO_(3) A/B位掺杂 原位析出

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CeO_(2)基材料在固体氧化物燃料电池复合阴极中的应用

4

作者 韦斐 王乐莹 +2 位作者 罗凌虹 程亮 徐序 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第5期864-873,共10页

降低工作温度是固体氧化物燃料电池商业化应用的必然趋势,而由低温导致的阴极极化阻抗增加是亟待解决的关键问题。在复合阴极应用中,CeO_(2)基材料兼有“电解质”和“阴极”功能,不仅能提高氧离子电导率、扩展三相界面,改善阴极的热膨... 降低工作温度是固体氧化物燃料电池商业化应用的必然趋势,而由低温导致的阴极极化阻抗增加是亟待解决的关键问题。在复合阴极应用中,CeO_(2)基材料兼有“电解质”和“阴极”功能,不仅能提高氧离子电导率、扩展三相界面,改善阴极的热膨胀系数,还能起到协同催化的作用、加快阴极氧还原反应速率。综述了CeO_(2)基材料在促进阴极氧还原反应方面的研究进展,分析其协同催化机理,并对低温固体氧化物燃料电池阴极材料的设计开发进行了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 复合阴极 CeO_(2)基材料 氧还原反应

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固体氧化物电池Ni-YSZ燃料电极长期稳定性研究进展 被引量：7

5

作者 邵晴 罗凌虹 +4 位作者 关成志 王建强 金盾 余剑峰 林囿辰 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第5期759-779,共21页

在碳中和背景下,固体氧化物电池(SOCs, Solid Oxide Cells)是一种极具前途的能量转换技术。在SOCs中,尽管在开发混合离子电子导体复合电极和钙钛矿燃料电极方面取得了令人瞩目的进展,但Ni-YSZ由于同时具有SOFC模式下氢氧化反应(HOR)和S... 在碳中和背景下,固体氧化物电池(SOCs, Solid Oxide Cells)是一种极具前途的能量转换技术。在SOCs中,尽管在开发混合离子电子导体复合电极和钙钛矿燃料电极方面取得了令人瞩目的进展,但Ni-YSZ由于同时具有SOFC模式下氢氧化反应(HOR)和SOEC模式下析氢反应(HER)的优异催化活性,仍然是商业化燃料电极的最佳选择。然而,Ni-YSZ电极的衰减是制约SOCs发展的重要问题。简单介绍了Ni-YSZ电极材料,并总结了SOFC和SOEC模式下有关Ni-YSZ电极衰减的典型现象,重点关注了Ni-YSZ电极衰减的原因,并基于衰减机理提出了改进方案和思路。最后,对Ni-YSZ电极长期稳定性的优化策略提出了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电池 燃料电极 Ni-YSZ 长期稳定性

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Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)-Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)中低温固体氧化物燃料电池复相阴极的研究 被引量：5

6

作者 罗凌虹 胡佳幸 +3 位作者 程亮 徐序 吴也凡 林囿辰 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期441-446,共6页

采用溶胶-凝胶法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)(BSCF)粉体后,使用Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2–δ)(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-x GDC(x=30wt%,40wt%,50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和... 采用溶胶-凝胶法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3–δ)(BSCF)粉体后,使用Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2–δ)(GDC)溶胶包裹BSCF粉的方法制备疏松多孔的BSCF-x GDC(x=30wt%,40wt%,50wt%)复相阴极。通过X射线衍射仪、场发射扫描电镜和透射电镜对复相阴极的物相组成、单电池断面形貌及GDC对BSCF颗粒的包裹形貌进行表征。利用阻抗谱测试研究了复相阴极材料的电化学性能,讨论了掺入GDC量对阴极性能的影响。结果表明:通过GDC溶胶包裹BSCF粉体的制备方法改善了阴极的电化学性能,在同一温度下,BSCF-40GDC阴极的极化电阻最小,在650℃时阴极极化阻抗约为0.397?·cm^2;以BSCF-40GDC为阴极制备的单电池,以H_2+3%H_2O为燃料气、空气为氧化气体,650℃下电池的最大功率密度为0.514 W/cm^2,欧姆电阻为0.257?·cm^2,两极极化电阻为0.0588?·cm2。 展开更多

关键词 SOFC 复相阴极材料 BSCF-GDC 电化学性能

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水基流延技术及其在固体氧化物燃料电池上的应用 被引量：4

7

作者 罗凌虹 刘邵帅 程亮 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2019年第2期139-147,共9页

本文以氧化铝基板的水系流延为例论述了水基流延的技术的要点以及该成型技术在制备平板式中温固体氧化物燃料电池(solid oxide of fuel cell, SOFC)单电池上的应用。

关键词 水系流延 SOFC 单电池 工艺

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专利视角下我国固体氧化物燃料电池技术现状与发展分析 被引量：3

8

作者 鄢春根 袁鸿涛 +1 位作者 徐笑阳 陈亮 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2018年第6期676-682,共7页

固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化成电能的全固态化学发电装置,具有发电效率高、绿色环保等特点。本文对我国固体氧化物燃料电池专利的申请趋势、法律状态分布、创新主体、技术布局、... 固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化成电能的全固态化学发电装置,具有发电效率高、绿色环保等特点。本文对我国固体氧化物燃料电池专利的申请趋势、法律状态分布、创新主体、技术布局、技术发展路线等方面进行分析。研究表明,我国固体氧化物燃料电池技术发展迅速,但专利质量和管理水平有待提高。国内创新主体主要是高校和科研单位,而国外创新主体主要是企业。固体氧化物燃料电池主要在电池零部件、电解质、电极、电池堆、电池系统等方面布局。固体氧化物燃料电池的发展主要依靠工艺、结构、电解质和电极材料的改进。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 专利分析 技术布局 技术发展

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中温固体氧化物燃料电池BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃合成工艺的优化

9

作者 秦莹 罗凌虹 +4 位作者 刘亮光 王乐莹 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2019年第2期159-164,共6页

利用传统工艺成功制备出BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2封接玻璃并通过改善熔融工艺对玻璃性能进行优化,这三种工艺条件分别为:1300℃保温1 h(工艺A)、1400℃保温1 h(工艺B)和1400℃保温3 h(工艺C),分别得到A、B、C三种样品。利用热膨胀... 利用传统工艺成功制备出BaO-CaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2封接玻璃并通过改善熔融工艺对玻璃性能进行优化,这三种工艺条件分别为:1300℃保温1 h(工艺A)、1400℃保温1 h(工艺B)和1400℃保温3 h(工艺C),分别得到A、B、C三种样品。利用热膨胀系数、粘度、高温显微镜等测试方法来比较分析三种样品的性能变化,测试结果表明B样品在20-558℃的热膨胀系数为10.3×10^(-6) K^(-1);样品B的粘度值(107.5 dPa·s)在封接材料所需的范围之内(10~6-10~9 dPa·s),同时样品B的润湿角表明其能够在适当的压力下对电解质进行良好地封接;通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对样品B在750℃下保温100 h后的界面结合性能的表征,发现两者间界面结合性能良好且无明显的元素扩散。从整体上而言,样品B的性能最符合封接玻璃材料的应用要求。 展开更多

关键词 合成工艺 热膨胀系数 粘度 润湿角 封接

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固体氧化物燃料电池Sr_(2)Fe_(1+x)Mo_(1-x)O_(6-δ)双钙钛矿阳极的改性研究进展

10

作者 丁莉萍 程亮 +6 位作者 罗凌虹 王乐莹 徐序 刘邵帅 余剑锋 张双双 曹希文 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1049-1065,共17页

固体氧化物燃料电池(SOFC)是下一代能源系统的重要组成部分,拥有比传统发电方式更高的能量转换效率、燃料选择范围广、无需贵金属催化剂,环境友好。阳极作为SOFC中燃料氧化的电化学反应场所,其材料选择对电池性能的影响较大。截至目前,... 固体氧化物燃料电池(SOFC)是下一代能源系统的重要组成部分,拥有比传统发电方式更高的能量转换效率、燃料选择范围广、无需贵金属催化剂,环境友好。阳极作为SOFC中燃料氧化的电化学反应场所,其材料选择对电池性能的影响较大。截至目前,阳极材料的研究已经从最开始的金属基陶瓷材料发展到氧化物型材料。其中双钙钛矿作为钙钛矿材料的衍生物更是成为了目前的主流选择。Sr_(2)Fe_(1+x)Mo_(1-x)O_(6-δ)(SFMO)因为优异的电导率、抗积碳和耐硫性得到广泛关注,但将其用于商业化还有一些问题亟待解决,为进一步提升SFMO阳极的催化活性和稳定性,研究人员将目光放在了材料的改性上。概述了通过不同改性方法来提升SFMO阳极性能的研究进展,分别从掺杂(A,B掺杂和A/B共掺),A位缺位和表面修饰三个方面进行阐述,从物相、结构和电化学性能方面对阳极进行比较,分析了各改性方法对电化学性能,长期稳定性和氢裂解、氧化反应能力的影响。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 双钙钛矿 阳极 改性 Sr_(2)Fe_(1+x)Mo_(1-x)O_(6-δ)

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中低温固体氧化物燃料电池Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)纤维骨架复合阴极的构建与电化学性能研究

11

作者 熊斌 程亮 +3 位作者 罗凌虹 刘邵帅 王乐莹 徐序 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1152-1161,共10页

为了降低固体氧化物燃料电池(Solid Oxide of Fuel Cell, SOFC)的操作温度,需要将SOFC的阴极催化活性提高,为此,设计和构建了一种SOFC的Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)(GDC)纤维骨架复合阴极,最终获得了较低的阴极阻抗。采用溶胶—凝胶法结... 为了降低固体氧化物燃料电池(Solid Oxide of Fuel Cell, SOFC)的操作温度,需要将SOFC的阴极催化活性提高,为此,设计和构建了一种SOFC的Ce_(0.9)Gd_(0.1)O_(2-δ)(GDC)纤维骨架复合阴极,最终获得了较低的阴极阻抗。采用溶胶—凝胶法结合静电纺丝制备GDC纤维前驱体,在950℃下煅烧得到一维纳米纤维棒,再与GDC电解质在1450℃下共烧得到孔隙率为70 vol.%孔隙率的纤维骨架。分别采用浸渍LSCF离子溶液和LSCF粉体悬浮液制备出纤维骨架复合阴极,并与传统的LSCF-GDC粉体阴极进行微观结构和电化学性能对比,结果表明制备的纤维骨架复合阴极具有较多的三相界面处,两种骨架阴极的极化阻抗均小于传统阴极极化阻抗。采用弛豫时间分布法分析三种对称电池的极化阻抗,明确了在GDC纤维骨架上浸渍LSCF离子溶液明显提高阴极性能的原因。构造的纤维骨架复合阴极可以克服传统阴极与电解质界面结合活性较差或因晶粒长大导致的阴极三相界面变少的问题,且在550℃~750℃的各个测试温度点,其极化阻抗值均低于传统阴极极化阻抗值约一个数量级,在650℃极化电阻仅为0.050Ω·cm^(2),小于传统复合阴极650℃下的极化阻抗0.280Ω·cm^(2)。因此本研究所获得的阴极是一种可在中低温下使用的SOFC高催化活性纤维骨架复合阴极。 展开更多

关键词 中低温固体氧化物燃料电池 复合阴极 纤维骨架 电化学交流阻抗谱

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出溶型钙钛矿阴极在固体氧化物电解池电解CO_(2)中的应用

12

作者 王宏宾 王乐莹 +4 位作者 罗凌虹 温革 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第1期75-86,共12页

固体氧化物电解池是一种将CO_(2)高效转化为高附加值燃料的能量转换装置,在可再生能源高效利用方面极具应用前景。用于催化CO_(2)还原反应的阴极材料是固体氧化物电解池的关键部件之一,其中具有原位金属出溶的钙钛矿材料表现出了优异的C... 固体氧化物电解池是一种将CO_(2)高效转化为高附加值燃料的能量转换装置,在可再生能源高效利用方面极具应用前景。用于催化CO_(2)还原反应的阴极材料是固体氧化物电解池的关键部件之一,其中具有原位金属出溶的钙钛矿材料表现出了优异的CO_(2)电解性能。本文阐述了出溶机理以及出溶在CO_(2)还原反应机制中的主要作用,综述了不同金属/合金出溶型钙钛矿阴极材料的研究进展,并对出溶型钙钛矿阴极的未来发展提出了展望。 展开更多

关键词 固体氧化物电解池 钙钛矿阴极 CO_(2)还原反应 原位出溶

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钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展 被引量：4

13

作者 余剑峰 罗凌虹 +4 位作者 程亮 徐序 王乐莹 余永志 夏昌奎 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期7-17,共11页

电化学反应能直接将固体氧化物燃料电池(SOFC)中的化学能转换成电能,具有能量转化效率高、环境友好等优点,被认为是极具发展前途的新型高效能源发电技术。早期SOFC工作温度一般在800℃以上,这导致电池寿命缩短、材料成本增加。因此,低... 电化学反应能直接将固体氧化物燃料电池(SOFC)中的化学能转换成电能,具有能量转化效率高、环境友好等优点,被认为是极具发展前途的新型高效能源发电技术。早期SOFC工作温度一般在800℃以上,这导致电池寿命缩短、材料成本增加。因此,低温化研发的推进有利于加快SOFC商品化的步伐,而其关键在于开发高性能的阴极材料。然而,工作温度的降低使得电池各组件的欧姆阻抗和极化阻抗急剧增大,尤其是阴极材料。因此,制备氧裂解催化性能高、极化阻抗低和化学稳定性好的阴极材料是提高SOFC电化学性能和长期稳定性的有效途径。大量研究从阴极材料的组成和微观结构入手,以改善传统阴极材料的电化学性能并开发出新型高性能阴极材料,取得了丰硕的成果。而高性能阴极材料之所以还未能实现实际应用,主要受制于其会与电解质反应、CO_(2)污染、相变引起的结构不稳定、与电解质膨胀系数相差大引起的不匹配等问题。进一步研究发现,通过引入相容性好的材料作为阻挡层能够阻碍其与电解质发生反应;优化阴极粉体制备工艺、降低焙烧温度可缓解CO_(2)污染问题;过渡金属元素掺杂可以有效控制阴极材料的相变;在阴极材料中引入膨胀系数较小的电解质材料可以改善其与电解质的匹配性。本文从组成和微观结构的角度,综述了近年来钙钛矿结构SOFC阴极材料的研究进展,并简要分析了阴极材料的组成、微观结构与性能的关系,对今后阴极材料的性能优化和新型阴极材料的开发进行了展望。 展开更多

关键词 钙钛矿 固体氧化物燃料电池 阴极材料 电化学性能

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A位掺杂Gd^(3+)对Sr_(2)Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6−δ)材料的性能影响 被引量：1

14

作者 罗贵成 罗凌虹 +4 位作者 程亮 王乐莹 刘邵帅 徐序 张双双 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第6期1080-1088,共9页

通过溶胶—凝胶法(Sol-gel)合成Sr_(2−x)Gd_(x)Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6−δ)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)(SG_(x)FM)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极粉体材料,并进一步制备了SOFC电解质支撑型单电池。通过XRD物相、XPS光谱、SEM形貌、TGA和电化学... 通过溶胶—凝胶法(Sol-gel)合成Sr_(2−x)Gd_(x)Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6−δ)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)(SG_(x)FM)固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极粉体材料,并进一步制备了SOFC电解质支撑型单电池。通过XRD物相、XPS光谱、SEM形貌、TGA和电化学测试等方法进行测试表征。结果表明,Sol-gel可以制备出呈单一结构的双钙钛矿阳极材料,随着Gd^(3+)离子掺杂量的增加,XRD衍射峰出现偏移,这表明了Gd^(3+)离子很好地掺入了Sr_(2)Fe_(1.5)Mo_(0.5)O_(6−δ)体系;由XPS光谱分析可知SG_(0.1)FM有较高的Fe^(2+)/Fe^(3+)、Mo^(5+)/Mo^(6+)比和氧空位浓度。TGA结果显示,SG_(0.1)FM表现最大的氧损失量,表明了SG_(0.1)FM具有最高的氧空位浓度。单电池的SEM断面观察出电极材料呈现疏松多孔结构,电解质状态致密。以H_(2)为燃料,以静态空气为氧化剂,测试温度为550℃~800℃,电化学测试结果表明:当Gd^(3+)离子掺杂量x=0.1时综合性能最好,800℃下该阳极的极化阻抗为0.021Ω·cm^(2),最大功率密度达到264 mW·cm^(-2)。综上表明,A位Gd^(3+)离子掺杂可以提高SFM材料性能,且SG_(0.1)FM性能最佳。 展开更多

关键词 溶胶—凝胶法 双钙钛矿结构 A 位掺杂 电化学性能

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Y2O3对Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃析晶的影响 被引量：2

15

作者 李琳琳 程亮 冯碧霄 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2020年第6期919-924,共6页

中温固体氧化物燃料电池在新能源发展领域中占据重要的地位,而良好的封接玻璃对于其商业化发展影响显著,以Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃为基础,结合热膨胀曲线、物相分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段,探究Y2O3对其析晶行为的影响... 中温固体氧化物燃料电池在新能源发展领域中占据重要的地位,而良好的封接玻璃对于其商业化发展影响显著,以Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃为基础,结合热膨胀曲线、物相分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段,探究Y2O3对其析晶行为的影响。结果表明,Y2O3的引入对于Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热膨胀系数影响较小,均处于11.0-11.6×10^-6℃-1之间,但根据其含量的变化与温度转变点的关系,Y2O3有助于提高玻璃的稳定性;XRD的结果显示,Y2O3的引入有利于析出Ba1.55Ca0.45SiO4晶体,同时抑制Ba0.9Ca0.1SiO3晶体的生成,再结合SEM可知Y2O3的引入有利于细化晶粒,促进单一晶体的析出,且Ba1.55Ca0.45SiO4晶粒形貌呈片状生长,Ba0.9Ca0.1SiO3晶体呈柱状生长。根据Y2O3-Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热稳定性及其与半电池间的断面可知,当封接玻璃中Y2O3含量为1mol%时,其与固体氧化物燃料电池间的结合性良好。 展开更多

关键词 中温固体氧化物燃料电池 封接玻璃 Y2O3 析晶行为

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ZrO2/TiO2/ZrO2+TiO2三种添加剂对CaO-BaO-SiO2-B2O3封接玻璃析晶及抗折强度的影响 被引量：6

16

作者 罗凌虹 刘亮光 +3 位作者 王乐莹 程亮 徐序 吴也凡 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2018年第4期482-486,共5页

通过在CBSB(CaO-BaO-SiO_2-B_2O_3)中添加不同添加剂(无添加剂、TiO_2、ZrO_2、TiO_2和ZrO_2复合),利用熔融-退火法制备CBSB系封接玻璃,分别标记为CBSB0、CBSB1、CBSB2、CBSB3。利用差热分析、XRD分别表征不同添加剂对该体系玻璃析晶温... 通过在CBSB(CaO-BaO-SiO_2-B_2O_3)中添加不同添加剂(无添加剂、TiO_2、ZrO_2、TiO_2和ZrO_2复合),利用熔融-退火法制备CBSB系封接玻璃,分别标记为CBSB0、CBSB1、CBSB2、CBSB3。利用差热分析、XRD分别表征不同添加剂对该体系玻璃析晶温度、析晶衍射强度的影响;利用SEM观察晶体的形貌,同时利用抗折强度来探究玻璃析晶前后力学性能的变化。结果表明:在CBSB中,少量(2.8wt.%)添加剂以[TiO_4]和[ZrO_4]四面体的形式存在于玻璃的网络结构,促进了玻璃的析晶温度向高温移动(析晶温度最高者是CBSB3,其析晶温度为868℃)。XRD的结果显示添加剂的引入在一定程度上抑制了BaAl_2Si_2O_8和Ba_2Ca(B_3O_6)_2的形成,且TiO_2的添加抑制效果最明显。结合SEM与抗折强度可以看出,玻璃内析出片状晶体,提升了玻璃的抗折强度,CBSB2在800℃热处理后抗折强度最大,其值为125.26 MPa。 展开更多

关键词 微晶玻璃 添加剂 析晶温度 抗折强度

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B2O3引入量对SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3系封接玻璃性能影响 被引量：2

17

作者 罗凌虹 刘亮光 +2 位作者 程亮 王乐莹 秦莹 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期742-749,共8页

采用传统工艺制备出B2O3引入量分别为0,5.6,11.2,16.8g的SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3固体氧化物燃料电池(SOFC)封接玻璃,并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高温显微镜(HSM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、电化学工作站及扫描电镜(SEM)等手段... 采用传统工艺制备出B2O3引入量分别为0,5.6,11.2,16.8g的SiO2-Al2O3-BaO-CaO-B2O3固体氧化物燃料电池(SOFC)封接玻璃,并通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)、高温显微镜(HSM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、电化学工作站及扫描电镜(SEM)等手段,系统研究了B2O3引入量对SOFC封接玻璃结构与封接性能(润湿性和玻璃粉烧结性、玻璃特征温度以及玻璃析晶所产生的热膨胀系数变化、玻璃-陶瓷的电性能和封接界面稳定性)的影响.结果表明:随着B2O3引入量的增加,SOFC封接玻璃结构中的[BO3]含量不断增加,[SiO4]含量不断减少;SOFC封接玻璃封接性能的变化规律取决于其结构的变化,其中B2O3引入量分别为11.2,16.8g的玻璃性能满足实际SOFC封接玻璃的要求,可用于实际SOFC单电池的封接. 展开更多

关键词 B2O3 固体氧化物燃料电池 封接玻璃 玻璃-陶瓷

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Li_(2)CO_(3)对BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)质子导体电解质性能的影响 被引量：1

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作者 崔俊鹏 罗凌虹 +2 位作者 王乐莹 程亮 徐序 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第5期902-911,共10页

开发及制备高性能电解质材料有助于质子导体固体氧化物燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell,PCFC)迈向商业化。BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BZCYYb)是一种十分具有应用前景的PCFC电解质材料,在中低温下(400℃~700℃)具... 开发及制备高性能电解质材料有助于质子导体固体氧化物燃料电池(Protonic Ceramic Fuel Cell,PCFC)迈向商业化。BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)(BZCYYb)是一种十分具有应用前景的PCFC电解质材料,在中低温下(400℃~700℃)具有足够的化学稳定性和优异的离子导电性。然而,BZCYYb烧结活性低的问题阻碍了其在PCFC中的应用。通过改进的Pechini法合成BZCYYb粉体,以无机盐Li_(2)CO_(3)作为烧结助剂,采用机械球磨混合的工艺将其引入BZCYYb粉体制备出PCFC电解质。实验结果表明,添加Li_(2)CO_(3)可以明显提高电解质致密化程度,且不改变BZCYYb的晶型及物相。对于添加8 mol%Li_(2)CO_(3)的BZCYYb试样,在1350℃保温3 h后,其相对致密度及线性收缩率分别为95.37%和17.90%,其在700℃时的电导率为1.922×10^(-2)S·cm^(-1),而在1450℃下保温5 h后,未添加Li_(2)CO_(3)的BZCYYb试样的电导率为1.493×10^(-2)S·cm^(-1),表明添加适量的Li_(2)CO_(3)可显著降低BZCYYb的烧结温度,且材料的电导率略有增加。 展开更多

关键词 BaZr_(0.1)Ce_(0.7)Y_(0.1)Yb_(0.1)O_(3-δ)质子导体 烧结性能 电导率 Li_(2)CO_(3)

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高性能SOFC薄膜氧电极La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)的制备及性能评估 被引量：1

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作者 王章苇 罗凌虹 +5 位作者 程亮 王乐莹 徐序 余剑锋 刘邵帅 张双双 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第4期751-760,共10页

使用对称氧电极电池研究了La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)氧电极厚度与其电化学性能间的依赖关系。使用电化学阻抗谱测试方法在开路电压条件下测试了厚度为5μm~22μm的氧电极的电化学阻抗谱。同... 使用对称氧电极电池研究了La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)氧电极厚度与其电化学性能间的依赖关系。使用电化学阻抗谱测试方法在开路电压条件下测试了厚度为5μm~22μm的氧电极的电化学阻抗谱。同样制备并测试了不同厚度氧电极的燃料极支撑纽扣电池的电化学阻抗谱和循环伏安曲线。结果表明,随着氧电极厚度的变化,总极化阻抗Rp也随之变化。总极化阻抗来源于氧离子传输、氧表面交换和氧气的扩散过程;解析不同过程的阻抗可以发现,高频的氧离子传输过程与氧电极厚度的依赖性较弱;而氧表面交换过程和氧气的扩散过程与氧电极的依赖性强。通过优化氧电极的厚度能够优化氧电极的电化学性能;当氧电极为12μm时,其阻抗值达到最小值;750℃为0.034Ω·cm^(2。)基于此,在800℃、燃料气为3vol.%H_(2)O+97vol.%H2条件下,燃料极支撑纽扣电池(NiO-YSZ||YSZ||20GDC||LSCF-10GDC)的最大功率密度达到1098 mW·cm^(-2)。由于所获得电池氧电极的最优厚度仅为目前同类电池氧电极厚度的约一半,提出可商业化电池的“高性能薄膜氧电极”概念。 展开更多

关键词 SOFC La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)-Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95) 氧电极厚度 电化学性能

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GDC纳米粉体的烧成温度对其电导率的影响

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作者 程亮 罗凌虹 +2 位作者 林囿辰 徐序 吴也凡 《中国陶瓷》 CSCD 北大核心 2017年第10期14-18,共5页

采用甘氨酸燃烧法制备GDC(10 mol%的Gd_2O_3掺杂的CeO_2)纳米粉体,研究了不同烧结温度对GDC烧结体的电性能的影响。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗(EIS)测试,实验结果标明:采用甘氨酸... 采用甘氨酸燃烧法制备GDC(10 mol%的Gd_2O_3掺杂的CeO_2)纳米粉体,研究了不同烧结温度对GDC烧结体的电性能的影响。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和交流阻抗(EIS)测试,实验结果标明:采用甘氨酸能合成GDC纳米粉体在1250℃下烧结3 h均能得到相对密度达到97.0%的GDC烧结体。随着温度升高,GDC烧结体的晶粒长大明显,小孔洞数量减少,孔径增大,电导率降低,氧离子活化能增大。曲线拟合发现三种烧结温度下烧结的GDC电解质氧空位从团簇中解离成为自由氧空位的温度点温度点为550℃。 展开更多

关键词 GDC 甘氨酸燃烧法 烧成温度 电导率

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