韩敏芳
,
王玉倩
,
蒋先锋
,
彭苏萍
稀有金属材料与工程
平板式固体氧化物燃料电池组元材料的封接一直是困扰SOFC快速发展的瓶颈.实验选定封接材料的组成,通过球磨7h～8h后,1300℃～1600℃高温熔融,快速水淬冷却,获得玻璃状材料,球磨后过175 μ m的筛得到实验用封接材料粉末.热膨胀性能测试结果表明,封接材料的热膨胀系数与电解质和金属连接体在同一数量级,表现出良好的热匹配性.将7种封接材料用于电解质与连接体的连接,从900℃到1300℃分别进行了封接实验,确定了S1,S3,S5,S6和S7最适宜的封接温度.对封接样品进行热循环试验,用吸红实验检验气密性,结果显示,使用封接材料S5和S7的封接样品,封接效果较为理想.扫描电镜观察封接界面的微观形貌表明,封接材料与电解质连接较好,但与金属连接不够紧密.实验结果显示,S1,S3,S5,S6和S7均可用于金属与陶瓷的封接,其中,S5,S6和S7的性能更为稳定.
关键词:
封接材料
,
固体氧化物燃料电池
,
玻璃陶瓷
韩敏芳
,
彭苏萍
,
杨翠柏
,
王玉倩
,
李伯涛
功能材料
探索了以YSZ纳米粉体为原料,采用流延成型的方法制备YSZ电解质薄膜的工艺过程,具体探讨了不同粒度粉体流延后坯体的性能,结果表明,纳米范围内颗粒粒度粗可以获得致密度较高的坯体.但在烧结过程中,细粒度粉料表现出更好的性能,实验制备的YSZ电解质薄膜的面积比电阻在1123K,比德国D样品大幅度下降.573～1023K的阻抗谱显示出实验制备的YSZ电解质试样的晶粒、晶界和电极处的阻抗都明显降低,综合性能明显优于国外同类产品.流延成型工艺可以获得尺寸为100mm×100mm×0.125mm的8YSZ电解质薄片,这为平板式SOFC在中国的快速发展做好了材料上的准备.
关键词:
YSZ纳米粉料
,
流延成型
,
YSZ薄膜性能
韩敏芳
,
李震
,
杜晓佳
,
陈鑫
稀有金属材料与工程
固体氧化物燃料电池(SOFC)向中温化发展,使得用金属材料作连接体成为可能.但是金属连接体在SOFC工作的高温氧化和湿氢环境中,其使用寿命受到严重限制,需要表面保护层.常用钙钛矿结构和尖晶石结构类的氧化物作为金属涂层材料.在合金表面涂覆致密氧化物涂层很关键,通过涂层材料与合金挥发出的Cr类元素之间的化学反应,可以降低Cr挥发,减弱Cr对阴极的毒化,阻止合金的进一步氧化.涂层材料还需要有高的电子电导率,与合金匹配的热膨胀性能,以降低界面电阻,防止涂层脱落.目前,还没有哪一种材料能够满足这多方面的要求,因此合金保护涂层材料还需要进一步的研究.
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
合金连接体
,
涂层材料
韩敏芳
,
彭苏萍
,
杨翠柏
,
刘泽
,
王军伟
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2004.01.008
为了研究纳米氧化锆粉体的烧结性能,以4种不同粒度的氧化锆粉体为原料,在热分析仪上测试了室温～1000℃范围内坯体的形变量和热膨胀性能.采用1450℃恒温1～6 h的烧结工艺,制备了氧化锆陶瓷,并进行了性能表征.结果表明:粉料1次粒子粒径越小,其初始烧结温度越低;粉料的团聚粒径越小,分布越窄,坯体的烧结致密化越容易.
关键词:
氧化锆纳米粉料
,
粒度分布
,
初烧温度
,
陶瓷致密化
,
烧结工艺
李伟
,
韩敏芳
硅酸盐通报
采用凝胶注模工艺制备固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极材料NiO/YSZ是目前的研究热点之一.本文主要研究了凝胶注模工艺中引发剂和催化剂的加入量对凝胶固化时间的影响,干燥温度对坯体失重的影响,固相含量、造孔剂的种类及用量对瓷体收缩率的影响,并对还原后瓷体的电性能进行了表征.采用SEM、EDS方法分析表征样品.实验结果表明:在实验选定的100 mL浆料中,浓度为5wt%引发剂的加入量为2.0 mL,浓度为0.5vol%催化剂的加入体积量为1.0 mL,凝胶时间可以控制在20 min以内.NiO/YSZ阳极材料最佳干燥温度是25 ℃,固相含量为45vol%、采用15wt%石墨作为造孔剂,在1350 ℃烧成的NiO/YSZ阳极与固体电解质YSZ收缩率相匹配,氢气还原后NiO/YSZ阳极在600～800 ℃电导率达到800 S/cm,符合SOFC阳极材料电导率的要求.
关键词:
NiO/YSZ阳极
,
凝胶注模工艺
,
凝胶固化
,
干燥工艺
,
烧结工艺
陈鑫
,
韩敏芳
,
王忠利
,
蒋先锋
稀有金属材料与工程
主要介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的铬(Cr)基合金连接体材料的发展现状.Cr基合金具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性和导电性能等,是目前连接体材料中的研究热点之一.在SOFC阴极环境中,容易形成氧化层,同时由于Cr的扩散和挥发还可能导致阴极中毒,合金中掺杂稀土元素(Y、La、Ce和Zr)可以抑制Cr2O3层的生成.在阳极环境中,Cr基合金的表现优于阴极.与Al2O3、NiO、MgO和TiO2等相比,Cr2O3基氧化层具有较好的综合性能,其耐高温(1100 ℃)、热膨胀系数(9.6×10-6K-1)和YSZ电解质(10.8×10-6K-1)相近、且具有较好的导电性.目前,Cr基合金的研究重点是氧化物弥散强化(ODS)合金,使用最多的是Cr5Fe1Y2O3,其热膨胀系数为9×10-6K-1～10×10-6K-1(1000 ℃),抗氧化性能较好.
关键词:
SOFC
,
连接体
,
Cr基合金
,
抗氧化性
,
电导率
龙知洲
,
韩敏芳
,
张佐光
,
王明超
,
李伟
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.06.013
研究了Al2O3/SiC陶瓷在空气中的烧结行为,实现了该体系在空气中的致密化烧结,1600℃添加10%(体积分数,下同)SiC的试样致密度达到97.6%,维氏硬度达到14.45GPa.探讨了烧结温度与SiC含量对Al2O3/SiC陶瓷微观结构和致密度、硬度等性能的影响,高温下烧结可得到较致密的陶瓷,但SiC含量超过30%的试样会产生"夹心"现象.探索了粉末埋烧对陶瓷致密度的影响,表明埋烧的方法可以降低低SiC含量试样的气孔率,起到抑制氧化的作用.
关键词:
Al2O3
,
SiC
,
常压烧结
,
SiC氧化
,
埋烧
贾屹海
,
韩敏芳
,
孟宪娴
,
许泽胜
硅酸盐通报
本文研究了水量、碱量、水玻璃量和矿渣对粉煤灰(FA)地质聚合物凝结时间的影响.用扫描电子显微镜(SEM)对样品微观形貌进行了表征,用核磁共震(~(29)SiNMR)对激发剂的结构进行了表征.结果表明:H_2O/FA比对凝结时间影响较大,当H_2O/FA比从0.29增加到0.36,终凝时间由120 min增加到280 min;NaOH/FA比对凝结时间和抗压强度的影响一致,它们均随NaOH/FA比的增加而提高,当NaOH/FA比为0.1时,终凝时间最长为200 min,抗压强度最高为70 MPa;Na_2SiO_3/FA比对地质聚合物凝结时间影响不大;加入矿渣使凝结时间明显缩短.粉煤灰地质聚合物的凝结时间可以通过H_2O/FA质量比、NaOH/FA质量比和加入矿渣进行调节.
关键词:
地质聚合物
,
粉煤灰
,
凝结时间
,
抗压强度
韩敏芳
,
彭苏萍
,
王玉倩
,
杨翠柏
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.03.005
实验研究了纳米粉体制备 8YSZ电解质的固相烧结过程.根据阿基米德原理测瓷体密度;通过测定烧结前后瓷片尺寸,求出烧结线收缩;采用四端电极法测瓷体的电导率;使用扫描电子显微镜(SEM)观测样品微观形貌,并探讨了 YSZ纳米粉体烧结的动力学过程.由于纳米颗粒尺寸较细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度,使得烧结温度大幅度降低.实验表明,最佳烧结温度为 1450℃,此时材料致密,相对密度在 97%以上;气孔含量少、晶粒均匀,电导率高,1000℃时为0.162Ω-1cm-1,是理想的高温电解质材料.
关键词:
8YSZ电解质
,
纳米粉体
,
制备工艺
,
电导率
赵晓林
,
韩敏芳
稀有金属材料与工程
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的有效电催化剂仍以铂为主.由于铂价格昂贵,资源匮乏,使得PEMFC成本高,限制了其广泛应用,所以降低贵金属催化剂用量,寻找廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标.采用铂/碳催化剂,将铂催化剂担载在高活性碳材料上,可以将铂的担载量从4 mg/cm2降低到0.7 mg/cm2～1.0 mg/cm2,甚至到0.05 mg/cm2～0.2 mg/cm2,有效提高了铂的利用率.铂合金电催化剂以Pt-Ru为主,通过Pt和Ru的协同作用,大大减少了铂的用量(Pt与Ru的质量比为0.05:1),提高了催化剂抗CO性能.多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点.
关键词:
PEMFC
,
催化剂
,
铂
