2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、固體氧化物燃料電池(SOFC)作為一種新能源技術(shù),具有環(huán)保潔凈高效等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注。在800-1000?C運(yùn)行的高溫SOFC對(duì)材料的選擇,相鄰材料之間的熱匹配和化學(xué)相容性,電極的燒結(jié)和電池的機(jī)械性能等要求較高,在500-800?C運(yùn)行的中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)可以降低這些要求以降低成本,但是運(yùn)行溫度的降低將導(dǎo)致陰極的極化電阻成為內(nèi)阻的主要來(lái)源,因此研究適用于IT-SOFC的陰極材料具有十分重要的意義。

2、>  PrBaCo2O5+δ(PBCO)具有電子和氧離子混合導(dǎo)電性,將其作為IT-SOFC的陰極材料,在中溫區(qū)具有良好的氧擴(kuò)散性能,化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。但是,鈷酸鹽材料的熱膨脹系數(shù)(TEC)一般較大,與電解質(zhì)材料的熱匹配情況不好。通過(guò)在Co位摻雜Ni制備PrBaCo2-xNixO5+δ(記作PBCN)陰極材料,以及在 PBCN陰極材料中摻入電解質(zhì)材料制備 PBCN04-SDC(x=10%-50wt%)材料復(fù)合陰極兩種方法,希望可以降

3、低其TEC,改善其與電解質(zhì)的熱匹配情況。
  本文分別采用EDTA-檸檬酸聯(lián)合絡(luò)合法和檸檬酸溶膠凝膠法成功制備了陰極材料PBCN和電解質(zhì)材料Sm0.8Ce0.2O1.9(SDC)。高溫電導(dǎo)率的測(cè)試發(fā)現(xiàn)在100°C到200°C溫區(qū)內(nèi),PBCN樣品出現(xiàn)半導(dǎo)體到金屬導(dǎo)電規(guī)律的轉(zhuǎn)變。并且,Ni的摻雜提高了PBCN樣品的電導(dǎo)率,PBCN03樣品的電導(dǎo)率達(dá)到最高。熱膨脹性質(zhì)的測(cè)試發(fā)現(xiàn),Ni的摻入沒(méi)有明顯降低PBCN材料的工程熱膨脹系數(shù)(t-T

4、EC)。以SDC材料為電解質(zhì),以PBCN樣品為陰極制備了對(duì)稱電池,進(jìn)行交流阻抗譜測(cè)試,發(fā)現(xiàn)Ni的適量摻雜降低了陰極的極化電阻,PBCN04樣品的極化電阻最小,在700°C下,其極化電阻大約為0.07Ω?cm2。當(dāng)Ni的摻雜量x=0.5時(shí),其極化電阻反而增大。
  在PBCN系列陰極材料中,PBCN04樣品的電導(dǎo)率較高,在800°C下可以達(dá)到325 S?cm-1;其在30-900°C區(qū)間的TEC較小,為20.33×10-6 K-1;

5、XRD測(cè)試結(jié)果表明,PBCN04樣品與SDC樣品在制備溫度下化學(xué)相容性很好。因此,在純相的PBCN04陰極材料中摻入 SDC電解質(zhì)材料,制備了復(fù)合陰極材料 PBCN04-xSDC(x=10%-50wt%)。高溫電導(dǎo)率的測(cè)試發(fā)現(xiàn),隨著 SDC摻入量的增加,復(fù)合陰極的電導(dǎo)率逐漸降低,電導(dǎo)率隨溫度的變化規(guī)律與純相的陰極材料的基本一致。熱膨脹性能的測(cè)試表明,復(fù)合陰極的TEC有明顯降低,PBCN04-50SDC的TEC為16.91×10-6 K-

6、1,這有利于改善陰極與電解質(zhì)之間的附著情況。交流阻抗譜的測(cè)試結(jié)果表明,隨SDC量的增加,復(fù)合陰極的極化電阻先減小后增大,PBCN04-30SDC極化電阻最小,在700?C下大約只有0.05Ω?cm2。
  綜合上述測(cè)試,選擇性能較好的PBCN04-30SDC復(fù)合材料作為陰極,制備了單電池,測(cè)試了其功率密度等性能。以SDC為電解質(zhì)的單電池在700°C下,功率密度可以達(dá)到367 m?Wcm-2。以 YSZ為電解質(zhì),帶有SDC中間層的單

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