Gd_2O_3和Y_2O_3共掺CeO_2基中温SOFC电解质材料的合成(英文) 被引量：7

1

作者 周明 郑益锋 +2 位作者 葛林 李淑君 郭露村 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1012-1016,共5页

采用固相合成法合成Gd2O3和Y2O3共掺CeO2基粉料[(CeO2)0.92(Y2O3)0.08-x(Gd2O3)x,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,摩尔分数,下同],在1 600℃烧成制备固态氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFC)电解质材料。采用X射线衍射仪、热膨胀测... 采用固相合成法合成Gd2O3和Y2O3共掺CeO2基粉料[(CeO2)0.92(Y2O3)0.08-x(Gd2O3)x,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,摩尔分数,下同],在1 600℃烧成制备固态氧化物燃料电池(solid oxide fuel cells,SOFC)电解质材料。采用X射线衍射仪、热膨胀测量仪和交流阻抗谱仪分别测试电解质材料的晶体结构、热膨胀系数和离子电导率。结果表明:烧成后的样品均为单一的萤石结构相;在CeO2-Y2O3-Gd2O3系统中,相比于单掺Y2O3的样品,300～700℃、掺杂量相同时,共掺样品表现出更高的离子电导率;单掺Gd2O3样品的离子电导率比x=0.02、0.04时的共掺样品的高,样品的离子电导率在x=0.06时达到最大值;所有样品的热膨胀均随温度的升高而线性增长。 展开更多

关键词 共掺杂 氧化铈基电解质 固相反应 离子电导 热膨胀

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Li_2O助烧的Gd_(0.1)Ce_(0.9)O_(1.95)烧结过程及其电导性能研究 被引量：6

2

作者 杨志宾 朱腾龙 +2 位作者 项文龙 于立安 韩敏芳 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期345-350,共6页

氧化铈基电解质是中低温固体氧化物燃料电池最常用的材料之一。本研究利用密度泛函理论计算方法阐述了Li2O和Ce O2分子之间的相互作用,计算结果表明Li2O对Ce O2具有助烧作用。在此基础上,在氧化铈基电解质Gd0.1Ce0.9O1.95（GDC）中掺入... 氧化铈基电解质是中低温固体氧化物燃料电池最常用的材料之一。本研究利用密度泛函理论计算方法阐述了Li2O和Ce O2分子之间的相互作用,计算结果表明Li2O对Ce O2具有助烧作用。在此基础上,在氧化铈基电解质Gd0.1Ce0.9O1.95（GDC）中掺入不同比例（0~5mol%）Li2O,通过烧结曲线测试及扫描电镜分析了其实际烧结过程,并对其电化学性能进行了研究。实验结果表明,添加Li2O后,GDC的烧结开始收缩温度明显向低温偏移,随掺杂量的增加,最大收缩速率的温度也逐渐降低,其中掺入2.5mol%Li2O-GDC在650℃就开始迅速收缩,900℃时相对致密度在99%以上;添加Li2O后,GDC总电导率提高,同时电池开路电压没有降低。因此,Li2O是一种很好的燃料电池氧化铈基电解质的助烧剂,具有很好的应用前景。 展开更多

关键词 氧化铈基电解质 烧结助剂 固体氧化物燃料电池

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Ca^(2+)/Pr^(3+)共掺Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)电解质的制备及其离子导电性能研究

3

作者 梁佳敏 徐梦姣 +2 位作者 黄岭 潘晓剑 彭永利 《新疆大学学报（自然科学版中英文）》 CAS 2024年第6期657-664,共8页

氧化铈基电解质被认为是中低温理想的固体氧化物燃料电池电解质之一.其中Sm3+掺杂氧化铈Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)(SDC)电解质表现出良好的离子电导率和稳定性.但长期低氧分压环境下,体系中部分Ce4+易被还原为Ce3+而产生一定的电子电导... 氧化铈基电解质被认为是中低温理想的固体氧化物燃料电池电解质之一.其中Sm3+掺杂氧化铈Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ)(SDC)电解质表现出良好的离子电导率和稳定性.但长期低氧分压环境下,体系中部分Ce4+易被还原为Ce3+而产生一定的电子电导,造成电池内局部短路,材料的离子电导率随之降低.基于上述现状,采用共掺杂策略,通过溶胶凝胶法制备Ca^(2+)/Pr^(3+)共掺SDC电解质材料,以期进一步改善Ce^(4+)的还原问题.通过多种表征手段对该系列材料的物相组成、微观形貌及电化学性能进行分析.实验结果表明:Ce_(0.8)Sm_(0.1)Pr_(0.08)Ca_(0.02)O_(2-δ)(PCSDC2)电解质在离子活化能降低的同时致密度得到一定的提升.600℃时,PCSDC2电解质的离子电导率较原有SDC提升了2.90倍. 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 氧化铈基电解质 掺杂 氧空位 离子电导率

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Sc_2O_3-Sm_2O_3共掺杂CeO_2基电解质的电导率和还原稳定性 被引量：4

4

作者 詹海林 程继贵 +4 位作者 孙文周 李培培 甘昀 贺贝贝 徐晨曦 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期184-188,共5页

以Ce(NO3)3·6H2O、Sm2O3和Sc2O3等为原料,采用凝胶浇注法制备出了不同组成的Ce0.8Sm0.2–xScxO2–δ(CSSO)粉体,并压制、烧结制得CSSO烧结体试样。对所制备CSSO粉体的相结构及烧结体的致密度、电导率等进行了测试,考察了Sm2O3和Sc... 以Ce(NO3)3·6H2O、Sm2O3和Sc2O3等为原料,采用凝胶浇注法制备出了不同组成的Ce0.8Sm0.2–xScxO2–δ(CSSO)粉体,并压制、烧结制得CSSO烧结体试样。对所制备CSSO粉体的相结构及烧结体的致密度、电导率等进行了测试,考察了Sm2O3和Sc2O3共掺杂对Ce元素价态稳定性的影响。结果表明:凝胶浇注干凝胶在800℃煅烧3 h可获得具有单一萤石结构的CSSO粉体,其成形压坯经1 500℃烧结后相对密度可达97.13%;CSSO烧结体的电导呈P型导体特征,组成为Ce0.8Sm0.15Sc0.05O2–δ的烧结体试样的电导率最高,在600℃时可达1.92×10–2 S/cm。适量掺杂Sc可提高CSSO电解质在还原气氛中的稳定性。 展开更多

关键词 氧化铈基电解质 共掺杂 凝胶浇注法 电导率 还原稳定性

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Co掺杂对(CeO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.06)(La_2O_3)_(0.02)电解质材料性能的影响 被引量：1

5

作者 周明 葛林 +1 位作者 李瑞峰 郭露村 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2012年第3期272-277,共6页

采用固相合成法合成CeO2基粉料(1-x)(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(La2O3)0.02+xCoO1.5(x=0,0.5 mol%,1mol%和2mol%),并在不同温度下烧成。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、Archimedes法、交流阻抗谱和热膨胀仪分别测试电解质材料的晶体... 采用固相合成法合成CeO2基粉料(1-x)(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(La2O3)0.02+xCoO1.5(x=0,0.5 mol%,1mol%和2mol%),并在不同温度下烧成。采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、Archimedes法、交流阻抗谱和热膨胀仪分别测试电解质材料的晶体结构、体积密度、离子电导率和热膨胀。结果表明:掺杂Co的试样经1500℃烧成后均为单一的立方萤石结构相,Co可以有效提高试样的烧结性能,降低烧结温度100℃;试样的晶界电导随着Co含量的增加而提高,当Co掺杂量为2mol%时,试样在700℃时表现出最高的离子电导率0.051s.cm-1。同时发现Co的掺杂对试样的热膨胀影响不大。 展开更多

关键词 氧化铈基电解质 烧结性能 离子电导 热膨胀

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掺杂Sm^(3+)对Ce_(0.84)Y_(0.16)O_(2-δ)固体电解质材料性能的影响(英文) 被引量：1

6

作者 周明 高凌 +2 位作者 郑益锋 葛林 郭露村 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1986-1990,共5页

采用固相反应法合成不同含量Sm3+的CeO2基粉料Ce0.84Y0.16-xSmxO2-δ(x=0,0.02,0.04和0.06)并在1600℃烧成制备了电解质材料。采用X射线衍射,膨胀测量法和交流阻抗谱测试电解质材料的晶体结构、热膨胀和离子电导率。结果表明:所有电解... 采用固相反应法合成不同含量Sm3+的CeO2基粉料Ce0.84Y0.16-xSmxO2-δ(x=0,0.02,0.04和0.06)并在1600℃烧成制备了电解质材料。采用X射线衍射,膨胀测量法和交流阻抗谱测试电解质材料的晶体结构、热膨胀和离子电导率。结果表明:所有电解质材料样品均为单一的萤石结构。在400～800℃范围内,与单掺杂Y3+的样品相比,Sm3+和Y3+共掺的样品Ce0.84Y0.16-xSmxO2-δ(x=0.02,0.04和0.06)都显示了较高的离子电导率。当x=0.02时,样品的离子电导值达到最大值。同时还发现所有样品的热膨胀均随温度的升高而线性增长。 展开更多

关键词 共掺杂 氧化铈基电解质 固相反应 离子电导

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Co掺杂量对(CeO_2)_(0.92)(Y_2O_3)_(0.06)(Sm_2O_3)_(0.02)电解质材料性能的影响 被引量：1

7

作者 周明 葛林 +1 位作者 李瑞锋 郭露村 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期10-13,共4页

采用固相反应法合成CeO2基电解质材料(1-x)(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(Sm2O3)0.02+xCoO1.5(x=0、0.5%、1%和2%),并在不同温度下烧成。结果表明,添加Co的试样经1 500℃烧成之后合成了单一的立方萤石结构相,Co可以有效促进试样的烧结,降低烧结... 采用固相反应法合成CeO2基电解质材料(1-x)(CeO2)0.92(Y2O3)0.06(Sm2O3)0.02+xCoO1.5(x=0、0.5%、1%和2%),并在不同温度下烧成。结果表明,添加Co的试样经1 500℃烧成之后合成了单一的立方萤石结构相,Co可以有效促进试样的烧结,降低烧结温度约100℃;其中Co的添加量为0.5%时,试样表现出最高的离子电导率和最低的活化能。同时发现Co的添加对试样的热膨胀系数影响不大。 展开更多

关键词 氧化铈基电解质 固相反应 烧结过程 离子电导 热膨胀

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复合掺杂氧化铈基电解质电性能及显微结构研究 被引量：1

8

作者 杜春生 吕晓娟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第Z10期151-152,共2页

对Ｓｍ２Ｏ３、ＣａＯ复合掺杂的ＣｅＯ２基固体电解质电导性能和显微结构进行了研究。研究表明，复合掺杂有利于提高氧化铈基材料的电导率。减少Ｓｍ２Ｏ３添加量和加入ＣａＯ有利于试样中晶粒的长大，从而晶界数目较少，这种显微结构... 对Ｓｍ２Ｏ３、ＣａＯ复合掺杂的ＣｅＯ２基固体电解质电导性能和显微结构进行了研究。研究表明，复合掺杂有利于提高氧化铈基材料的电导率。减少Ｓｍ２Ｏ３添加量和加入ＣａＯ有利于试样中晶粒的长大，从而晶界数目较少，这种显微结构的变化可能是导致材料电导率提高的重要因素。 展开更多

关键词 电导率 固体氧化物燃烧电池 氧化铈基电解质

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Ce_0.8Sm_0.2O_1.9-Zr₂WP₂O₁₂复合电解质的制备及热膨胀性能研究

9

作者 杜艳芹 王建 +3 位作者 田星原 卢南宁 赵海兰 张洁 《物理化学进展》 2020年第3期23-29,共7页

通过固相反应法分别在不同的烧结温度制备了一类新型的SZ05 (Ce0.8Sm0.2O1.9和Zr2WP2O12质量比1:1)复合电解质材料,并通过Raman和XRD分析了烧结温度对SZ05复合电解质的相成分的影响。Raman和XRD分析结果表明:900℃及以上烧结的SZ05复合... 通过固相反应法分别在不同的烧结温度制备了一类新型的SZ05 (Ce0.8Sm0.2O1.9和Zr2WP2O12质量比1:1)复合电解质材料,并通过Raman和XRD分析了烧结温度对SZ05复合电解质的相成分的影响。Raman和XRD分析结果表明:900℃及以上烧结的SZ05复合电解质的Raman和XRD谱出现了新的特征峰,说明发生了相变。800℃以下(包括800℃)烧结的SZ05复合电解质的Raman特征峰和XRD特征峰均由纯SDC和ZWP的特征峰组成,没有第三相特征峰,与未烧结前的SZ05复合材料特征峰完全一致。考虑到随着烧结温度降低复合材料的致密度下降,氧离子迁移过程的势垒变大,因此SZ05复合电解质的最佳烧结条件是800℃左右。本文又分析了不同烧结温度下制备的SZ05复合电解质的热膨胀系数。SZ05复合电解质的热膨胀系数均低于纯SDC的热膨胀系数,尽管SZ05复合电解质的热膨胀系数受到样品致密度的影响,但结合XRD和Raman谱的分析结果,600℃~800℃烧结的SZ05复合电解质与纯SDC相比热膨胀系数的下降还有很大一部分贡献来自于复合材料中ZWP的负热膨胀性。SZ05复合电解质与纯SDC相比热膨胀系数下降表明Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)与Zr2WP2O12的复合实现了对SDC电解质热膨胀系数调控的目的。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池(SOFC) 氧化铈基电解质 负热膨胀材料 热膨胀系数

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Ce_(0.8)Gd_(0.15-x)Nd_(x)Ca_(0.05)O_(2-δ)电解质的制备及性能研究

10

作者 杨琛宇 周芬 +2 位作者 包金小 郜建全 宋希文 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第5期908-916,共9页

采用溶胶-凝胶法制备Ce_(0.8)Gd_(0.15-x)Nd_(x)Ca_(0.05)O_(2-δ)电解质粉体。研究了在Gd^(3+)、Nd^(3+)和Ca^(2+)总掺杂量(20 mol%)不变时,Gd^(3+)和Nd^(3+)共掺杂浓度对氧化铈电解质陶瓷材料结构和电性能的影响。同时,采用X射线衍射... 采用溶胶-凝胶法制备Ce_(0.8)Gd_(0.15-x)Nd_(x)Ca_(0.05)O_(2-δ)电解质粉体。研究了在Gd^(3+)、Nd^(3+)和Ca^(2+)总掺杂量(20 mol%)不变时,Gd^(3+)和Nd^(3+)共掺杂浓度对氧化铈电解质陶瓷材料结构和电性能的影响。同时,采用X射线衍射分析(X-ray diffraction)、拉曼分析(Raman)、X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy)、紫外可见光谱(UV-Visible Spectrophotometer)等分析测试方法分别对合成样品的结构进行表征。研究结果表明,经800℃焙烧3 h后的电解质粉体,形成了立方萤石结构的单相固溶体。陶瓷片的相对密度达到95%以上。Nd掺杂量x为0.10时的电解质氧空位浓度最大,且在700℃下,组分为Ce_(0.8)Gd_(0.05)Nd_(0.10)Ca_(0.05)O_(1.875 )的电导率最高,其数值为2.04×10^(-2 )S·cm^(-1)。 展开更多

关键词 氧化铈基电解质 溶胶—凝胶 电化学 电导率

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Fe_2O_3对GDC固体电解质烧结过程和电性能的影响

11

作者 安洋 关丽丽 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2018年第10期38-42,共5页

通过共沉淀法制备出氧化铈基Gd_xCe_(1-x)O_(1-x/2)(GDC)粉末,分别在GDC样品中添加质量百分数为0.25%、0.5%、1.0%和2.0%的氧化铁作为烧结助剂。研究了烧结助剂对掺杂氧化钆的氧化铈固体电解质GDC的烧结温度和电性能的影响。研究表明,... 通过共沉淀法制备出氧化铈基Gd_xCe_(1-x)O_(1-x/2)(GDC)粉末,分别在GDC样品中添加质量百分数为0.25%、0.5%、1.0%和2.0%的氧化铁作为烧结助剂。研究了烧结助剂对掺杂氧化钆的氧化铈固体电解质GDC的烧结温度和电性能的影响。研究表明,随着添加含量的增加,烧结性能显著改善。此外,对Ag/电解质/Ag进行交流阻抗测试,进而研究得到其电导率随测试温度升高而呈近似线性变化趋势,且随烧结温度升高,其电导率增大,添加不同浓度氧化铁后样品电导率均有不同程度的增大。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 氧化铈基电解质 烧结助剂 交流阻抗

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