钆掺杂氧化铈薄膜制备工艺的研究(2)

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1.4.4 喷雾热解法 8

1.4.5 阳极氧化法 9

1.5 研究内容 9

2 实验部分 10

2.1 实验药品及仪器 10

2.1.1 主要实验药品 10

2.1.2 主要实验仪器 10

2.2 实验装置 11

2.3 Gd掺杂的氧化铈膜的制备 11

2.3.1 钆溶液的配制 11

2.3.2 铈片的打磨抛光 11

2.3.3 铈片的阳极氧化 12

2.4 制备工艺条件对Gd3+掺杂的氧化铈膜厚度的影响 12

2.4.1 Gd3+浓度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 12

2.4.2 电流密度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 12

2.4.3 阳极氧化温度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 12

2.4.4 氨水浓度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 12

2.5 Gd3+浓度与温度对Gd掺杂的氧化铈膜电导率的影响 12

2.6 热处理温度对Gd掺杂的氧化铈膜晶型结构的影响 13

2.7 Gd掺杂的氧化铈膜的性能与表征 13

2.7.1 Gd掺杂的氧化铈膜厚度测定 13

2.7.2 Gd掺杂的氧化铈膜的组成测定 13

2.7.3 Gd掺杂的氧化铈膜电导率的测定 13

2.7.4 Gd掺杂的氧化铈膜晶型结构测定 13

2.7.5 Gd掺杂的氧化铈膜IR光谱图测定 14

2.7.6 Gd掺杂的氧化铈膜微观形貌分析 14

3 制备工艺条件的研究及其性能与表征 15

3.1制备工艺条件对Gd掺杂的氧化膜厚度的影响 15

3.1.1 Gd3+浓度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 15

3.1.2 电流密度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 15

3.1.3 阳极氧化温度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 16

3.1.4 氨水浓度对Gd掺杂的氧化铈膜厚度的影响 17

3.2 Gd3+浓度对Gd掺杂的氧化铈膜组成的影响 17

3.3 Gd3+浓度与温度对Gd掺杂的氧化铈膜电导率的影响 18

3.4 热处理温度对Gd掺杂的氧化铈膜晶型结构的影响 20

3.5 热处理温度对Gd掺杂的氧化铈膜IR光谱图的影响 22

3.6 Gd掺杂的氧化铈膜的微观形貌 24

4 结论 25

参考文献 26

致谢 29

1 绪论

1.1固体氧化物燃料电池的简介

随着人们生活水平的提高，对于能源的需求也不断增加。因此，人类对自然界的开发愈演愈烈，环境的污染、资源和能源的枯竭等一系列的问题一直困扰着我们。在近五十年，我们用的最多的能源主要还是煤炭、天然气和石油，然而要是通过这些能源发电的话，不但利用率比较低，而且将伴随有会严重破坏环境的污染物[1]。所以，开发一种新型燃料已经是迫在眉睫的事了。燃料电池是可以把燃料中所具有的化学能直接转换成电能的一种化学装置，也叫电化学发电器[2]。固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)，是在第一代磷酸型燃料电池、第二代熔融碳酸盐燃料电池之后发展起来的第三代燃料电池。与其他燃料电池相比，SOFC具有以下这些特点：（1）能量转化率高（可达到50%~60%），因为其在高温下运行时，不受卡诺循环的限制，高温废热可以用来进一步发电；（2）环境友好（氮氧化物、SO2排放低）、噪声污染小；（3）在工作温度下，电极反应快，不需要贵金属作电极，因此成本较低；（4）可使用的燃料范围较广泛，除CO、NH3、H2等可以作为燃料之外，而且可以直接用煤气化气、天然气以及其它的碳氢化合物作燃料；（5）固体氧化物电解质可以免去液体电解质带来的电解液泄露和电极腐蚀等的问题。（6）应用范围广泛广[1,3]。