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《天津大学》 2004年
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多元复合掺杂ZrO_2固体电解质材料的研究

吕振刚  
【摘要】:作为一种新型发电方式,固体氧化物燃料电池(SOFC)的潜力是相当巨大的。发展中温SOFC成为SOFC研究与开发的热点和趋势。本实验通过对ZrO_2电解质材料进行多元复合掺杂改性系统研究,造成晶格畸变,增大氧空位迁移通道R,提高试样电导率,以期用于中温SOFC。 采用传统高温固溶法制备了Y_2O_3、Yb_2O_3、Sc_2O_3(Dy_2O_3)、Al_2O_3和CaO多元复合掺杂的ZrO_2固体电解质材料。在ZrO_2中添加适量由Y_2O_3、Yb_2O_3、Sc_2O_3(Dy_2O_3)组成的复合掺杂剂,当复合添加组成为8~8.6mol%时,试样电导率得到显著提高( 1000℃, 0.19S/cm),电导活化能降低,该材料在1000℃下工作,运行900h时仍具有较高电导率(约0.15S/cm),具有较好的抗衰老性。然而,该材料的烧结性(相对密度约95%)和强度(弯曲强度约100MPa)有待于提高,因此继续添加少量Al_2O_3,CaO以及二者的混合物。结果表明,少量Al_2O_3对材料电性能影响较小,但提高了试样的相对密度(~2.3%)和强度(~30%);少量CaO的添加虽然使材料的相对密度略微增大,但却降低了试样电导率(~50%)和强度。 采用燃烧法制备相同组成的复合掺杂ZrO_2材料,以期提高组分均匀性和烧结活性。由于多元组分反应复杂,使得材料各方面性能未能体现出应有的优势,试样1000℃电导率达0.15S/cm,相对密度(约94%)和强度均较低。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM911.4

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【参考文献】
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【共引文献】
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