《CeO2基-非化學計量LaGaO3基複合電解質的界面調控及導電性能》是依託長春工業大學，由周德鳳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CeO2基-非化學計量LaGaO3基複合電解質的界面調控及導電性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周德鳳
- 依託單位：長春工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
界面結構影響氧離子的輸運與存儲。利用多晶材料的晶界特性和複合材料的界面效應，控制晶界/界面的組成、結構和缺陷，探索其構效關係是材料科學研究的重要課題。本項目針對鈣鈦礦LaGaO3材料中A位和B位的非化學計量對晶體結構、能帶及缺陷的影響，利用第一性原理進行計算。採用多種方法將不同顆粒尺寸、不同質量比及不同非化學計量LaGaO3基材料引入CeO2基電解質，考察其對高純/非純CeO2基電解質的晶界相、空間電荷層效應、燒結緻密化和電性能的影響。利用LaGaO3基非化學計量對微結構的調變、CeO2和LaGaO3兩相結構的差異及納米複合的理念調控複合電解質的界面結構；明確異質界面離子單/雙向擴散的驅動因素及雜質離子在晶界或晶粒內分布；控制界面化合物及缺陷的形成與演變規律。探索改進和最佳化實驗條件及材料的燒結工藝，製備納米化緻密複合陶瓷。旨在降低材料的晶界/界面電阻，獲得高性能的複合氧化物電解質材料。
結題摘要
界面結構影響氧離子的輸運與存儲。利用多晶材料的晶界特性和複合材料的界面效應，控制晶界/界面的組成、結構和缺陷，探索其構效關係是材料科學研究的重要課題。本項目針對鈣鈦礦LaGaO3材料中A位和B位的非化學計量對晶體結構、能帶及缺陷的影響，採用溶膠凝膠方法製備 (La0.9Sr0.1)x(Ga0.9Mg0.1)yO3-δ（(LS)x(GM)y，x = 0.97,1.00,1.03，y=1.00和x = 1.00，y=0.97,1.00,1.03）電解質。通過調變Ａ位或Ｂ位的非化學計量，改善樣品的相純度，減少雜質相含量，影響電解質的導電性能和熱膨脹性能。B位缺陷的LS(GM)0.97樣品呈現最高的相純度、緻密性，最小的晶界體積分數、晶界電阻和總電阻，以電解質支撐的NiO-GDC|GDC|LS(GM)0.97|LSCF單電池在800℃下的最大功率密度達到0.54W•cm-1，比LSGM基單電池提高約16.7％。從多種氧化物中（MoO3、FeO1.5、CoO、ZnO、WO3和Bi2O3）篩選出適宜NDC體系、LSGM體系及其複合體系的燒結助劑和最適加入量；並探討其緻密化機理。研究SrO/MgO摻雜的LaGaO3鈣鈦礦（LSGM/LSG/LGM）添加於高純和非純NDC體系，對晶界處富集SiO2的清除作用，同時，研究LSGM/LSG/LGM與NDC間的相界面複合作用，A位摻雜SrO的LSG晶界電導性和總電導性均比B位摻雜MgO的LGM好，LSGM集LSG和LGM的共同優點，晶界電導率和總電導率最佳。建立不同體系的晶界/界面導電模型。探討了多功能氧化物鎢酸鉍對NDC體系的燒結行為、相組成、微觀結構、電性能和熱穩定性的影響；總結了製備納米化緻密複合陶瓷的最佳製備方法和燒結工藝條件；獲得高性能中低溫SOFCs複合電解質材料。
