d  in  four  samples。

Keywords:  perovskite;  proton  conductive  ceramics;  BaCeO3;  sintering  additives;

江苏科技大学本科毕业设计（论文）

目录

第一章 绪论 1

1。1 研究背景与进展 1

1。2 质子传导性陶瓷的概述 2

1。2。1 质子导体的导电机理 3

1。2。2 影响 BaCeO3 基质子导体物理性质的因素 4

1。3 质子导电陶瓷的应用前景 5

1。4 钙钛矿型质子传导性陶瓷的制备方法 5

1。4。1 固相反应烧结法（SSRS） 6

1。4。2  溶胶—凝胶法 6

1。5 实验的目的和意义 7

第二章 实验过程 8

2。1 原料 8

2。2 实验仪器 8

2。3 实验测试方法 9

2。3。1 X 射线衍射测试（XRD） 9

2。3。2 扫描电镜测试（SEM） 10

2。3。3  热膨胀系数测试（DIL） 10

2。3。4  交流阻抗谱测试（EIS） 10

2。4 样品制备 10

2。4。1  具体实验步骤 11

2。4。2  注意事项 12

第三章 样品的烧结特性及其电学性能 14

3。1 质子导体的表征 14

3。2 XRD 的表征和分析 15

3。3 SEM 扫描电镜表征和分析 16

3。4 热膨胀测试 18

3。5 电学性能测试 21

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结论 22

致谢 23

参 考 文 献 24

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第一章 绪论

1。1  研究背景与进展

经济全球化的进程下，我国正面临着前所未有的能源压力：过分依赖化石燃料、资 源利用率低、新能源占比低等问题。不可再生能源的特性决定了我们国家不能一直依赖 石油煤炭等非再生能源。[1]种种因素使得开发新能源与提高能效比成为了国家能源战略 如今面对的的首要问题。论文网

由于燃料电池能够高效同时无污染地产生电能的特性，且其不受卡诺循环限制，转 化效率高达 85%，所以当今社会越来越重视其在能源领域的应用，能源领域的研究者们 想要开发出性能越来越好的固体氧化物燃料电池，并为之付出努力不懈研究，让这个领 域焕发出不一样的光彩。我们知道，在研究固体氧化物燃料电池（SOFC）的进程中[2-3]， 作为电解质的质子导电陶瓷是最最关键的一环。质子传导性陶瓷在高温下具有独特的导 电性能，它们适合应用于许多电化学装置，包括质子传导陶瓷燃料电池，蒸汽电解器， 氢气传感器，氢透过膜，蒸汽渗透膜，催化膜电抗器等。目前流行的质子导电陶瓷，以 钡锆和铈为代表。因此，国内外科学家做了大量的实验，来研究这种导体的性能，也发 现了许多不同种类的 ABO3 型钙钛矿结构的质子导电陶瓷。国内外研究者通过金属元素 掺杂 BaCeO3 来使其获得具有优良性能的 SOFC 电解质材料。国外很多研究者也进行了 大量研究：（1）Shimada 等人[4]研究并比较 BaZr0。4Ce0。4In0。2O3－δ 与 BaCe0。8Gd0。2O3－δ 性能 发现, 前者在富氢条件下呈现出质子导电, 而且耐 CO2 的能力强, 但是电导率却不如后 者；（2） Ryu 等人[5]通过大量的实验与材料比对研究了 BaCe0。7Zr0。2Nd0。1O3－δ 和 BaCe0。7Zr0。2Gd0。1O3－δ 陶瓷的化学稳定性和电性能,从而发现如果在 BaCeO3 中掺杂 Zr 取 代部分 Ce 的材料,在保证材料的晶体结构的情况下，材料不仅具有较高的质子导电性能, 还在一定程度上提高化学稳定性，当然并不能产生过高的化学稳定性；（3）Katahira 等人[6]也是用离子掺杂的方法合成了 BaCe0。9－xZrxY0。1O3－α 系列的质子导体材料,然后通 过研究发现, 当 x＝0。4 时，材料在高温下和 CO2 气氛中有较搞的稳定性, 且当 0。0≤x≤0。9 时, 把这些陶瓷材料放置在高温含氢气的氛围里，可以明显测试出高的质子导电性; 在 高温高氧分氛围里呈现质子、氧离子和电子空穴的交错混合导电性。由文献可知, 在 BaCe1-xLaxO3-α (0。01≤x≤0。15)系列材料中, 当 x＝0。1 时，BaCeO3 基材料的电导率最高。