杨志宾
,
朱腾龙
,
项文龙
,
于立安
,
韩敏芳
无机材料学报
doi:10.15541/jim20140452
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CeO2分子之间的相互作用,计算结果表明Li2O对CeO2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。
关键词:
氧化铈基电解质
,
烧结助剂
,
固体氧化物燃料电池
于立安
,
金璐
,
韩敏芳
人工晶体学报
基于第一性原理的密度泛函理论,分别对钙钛矿型氧化物BaFeO3、BaCoO3和BaNbO3的电子结构和氧空位形成能进行了理论模拟,经优化后得到的晶胞参数与实验文献值吻合良好.通过比较密度泛函理论计算得到的晶格能和氧空位形成能,发现体系稳定性表现为BaCoO3＜ BaFeO3＜ BaNbO3.对于B位含有多种元素的体系,在实验研究中通过1130℃煅烧10 h的条件下得到了BaCo0.5 Fe0.25 Nb0.25O3-(δ)纯相并分析了其晶胞参数.理论研究中以BaCoO3为基构造了钙钛矿型复合氧化物BaCo0.5Fe0.25Nb0.25O3,并通过第一性原理计算优化了其结构,理论计算得到的晶胞参数0.397nm与实验测定的0.407 nm相接近；通过分析此晶体态密度证实了它是电子导体；本文还分析和比较了晶体中两个B位原子间的氧空位形成能差异,发现钴离子附近的氧空位形成能非常小,在0.5～0.6eV左右.
关键词:
钙钛矿型
,
BaBO3-(δ)
,
第一性原理
,
密度泛函理论
于立安
,
童菁菁
,
韩敏芳
材料科学与工程学报
封接技术是影响平板式固体氧化物燃料电池（SOFC）发展的关键技术之一。实验中用云母和Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy（R=K,Zn,Al2O3,etc.）玻璃复合,将电解质（氧化钇稳定氧化锆,YSZ）支撑的电池和金属连接体（SUS430不锈钢）封接在一起,对封接后电池堆的封接性能和开路电压以及各组元热膨胀性能进行测试。结果表明：云母在室温到720℃的平均热膨胀系数为8.5×10-6 K-1,Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy玻璃20℃到520℃的平均热膨胀系数为11.0×10-6/K,与YSZ和金属连接体匹配。云母的层状结构可以缓解因热膨胀系数不同而产生的应力,在高温状态下云母还能起到固定软化玻璃的作用。通过气密性和电性能测试,在电池堆工作状态下气密性良好,在操作温度为800～900℃下运行28小时,电池堆的开路电压（OCV）维持在1.0V以上,复合封料及其两边材料中的元素没有明显扩散。因此,云母和玻璃Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy复合封接技术可适用于高温SOFC的封接。
关键词:
云母
,
玻璃Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy
,
复合封接
,
固体氧化物燃料电池(SOFC)
韩敏芳
,
杜俊平
,
于立安
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01058
在玻璃中复合脊性骨料是固体氧化物燃料电池(SOFC)封接材料研究热点. 实验选定在Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy (简记为BiBaSi)玻璃体系中复合10wt%~30wt%的ZrO2颗粒来改善玻璃在高温下的封接性能.结果表明, ZrO2复合BiBaSi玻璃后, 复合体系热膨胀系数略有增大; 随着ZrO2含量增多, 复合封料适宜使用温度逐渐提高, 从基体BiBaSi玻璃的720℃到BiBaSi-10Zr、BiBaSi-20Zr、BiBaSi-30Zr的780、860和900℃; 氧化锆加入到基体玻璃中, 一部分作为脊性骨料存在于玻璃相中, 维持了高温封接要求的形状和尺寸; 另一部分逐渐进入了玻璃网络中, 促进玻璃结晶生成新的物相Bi4Si3O12; 两种晶体相共存于玻璃相中, 提高了复合体系封接的稳定性. 通过改变氧化锆加入量, 可以有效调控封接材料相关性能, 满足SOFC封接要求.
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
Bi2O3-BaO-SiO2 glass
,
ZrO2-filler
,
composite sealant
,
sealing properties
韩敏芳
,
杜俊平
,
于立安
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01058
在玻璃中复合脊性骨料是固体氧化物燃料电池(SOFC)封接材料研究热点.实验选定在Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy(简记为BiBaSi)玻璃体系中复合10wt%～30wt%的ZrO2颗粒来改善玻璃在高温下的封接性能.结果表明,ZrO2复合BiBaSi玻璃后,复合体系热膨胀系数略有增大;随着ZrO2含量增多,复合封料适宜使用温度逐渐提高,从基体BiBaSi玻璃的720℃到BiBaSi-10Zr、BiBaSi-20Zr、BiBaSi-30Zr的780、860和900℃;氧化锆加入到基体玻璃中,一部分作为脊性骨料存在于玻璃相中,维持了高温封接要求的形状和尺寸;另一部分逐渐进入了玻璃网络中,促进玻璃结晶生成新的物相Bi4Si3O12;两种晶体相共存于玻璃相中,提高了复合体系封接的稳定性.通过改变氧化锆加入量,可以有效调控封接材料相关性能,满足SOFC封接要求.
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
Bi2O3-BaO-SiO2玻璃
,
氧化锆骨料
,
复合封接材料
,
封接性能
